0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мобильные технологии 3G и 4G: выбери свою скорость

Мобильные технологии 3G и 4G: выбери свою скорость

Мобильная связь давным-давно стала неотъемлемой частью повседневной жизни каждого человека. Сегодня благодаря развитию мобильных технологий можно не только дозвониться в любую точку земного шара, но и обмениваться разнообразными данными посредством 3G, 4G и LTE интернет-сетей. Каждое из таких мобильных соединений имеет свои преимущества и недостатки.

В чем разница между LTE, 4G и 3G

Даже первоклассник сегодня умеет пользоваться мобильным интернетом. Развитые беспроводные технологии позволяют выходить в сеть не только с компьютеров и ноутбуков: доступ в интернет имеет большинство телефонов, плееров, планшетов и прочих гаджетов. Для среднестатистического пользователя стандарт связи неважен: не обязательно знать, чем отличается 3g от 4g и что значит lte, чтобы скачивать приложения, просматривать ленту новостей в соцсетях и смотреть кино онлайн.

Эти вопросы становятся более значимыми при изучении характеристик мобильного интернета. Что дают стандарты lte и 4g и в чем разница между ними?

Основные отличия РРЛ от беспроводной связи по Wi-Fi:

  • Собственные диапазоны передачи сигнала и стандарты связи.
  • Использование высокоэффективных модуляций сигнала (256QAM, 1024 QAM).
  • Тип передачи данных — направленный (РРЛ комплектуется узконаправленными антеннами). На радиорелейках строят, в основном, беспроводные мосты, раздача трафика в режиме точка-многоточка не используется.
  • Высокая пропускная способность и дальность связи.
  • Полный дуплекс каналов.

Кроме того, в радиорелейной связи, в отличие от обычного WiFi, активно применяется:

  • агрегирование каналов для повышения пропускной способности пролета;
  • резервирование канала передачи для повышения надежности соединения;
  • ретрансляция сигнала от станции к станции для увеличения общей дальности передачи.

Заключение

В заключение скажу одну мысль, которой, возможно, руководствовались и в Apple, когда сделали цену на планшет больше, чем у 13 дюймового MacBook Pro. Когда-то у Apple была очень чёткая и понятная линейка устройств. Там был легкий MacBook Air, не отличавшийся производительностью, зато обладавший отменным временем автономной работы и компактными размерами. Для школьников и студентов был пластиковый белый MacBook, а тем, кто посолиднее, предлагалось купить MacBook Pro, который был почти такой же, но в другом корпусе и получше (время работы больше, более производительный и.т.д.). И даже в 13-ти дюймовой версии была дискретная видеокарта.

Сегодня внешнее видео только в моделях 15 дюймов, а встроенная графика от Intel значительно уступает графике в iPad. Так что текущую линейка Apple выглядит так: MacBook/MacBook Air – MacBook Pro 13 – iPad Pro 12.9 — MacBook Pro 15.

В комментариях дополняйте или опровергайте мой текст.

Как выбрать антенну 3G / 4G (LTE)

На сайте представлены антенны, имеющие одинаковые или похожие характеристики, но отличающиеся исполнением: широкополосные, с выходным сопротивлением 50 Ом и 75 Ом, MIMO 2×2 с двумя выходами и простые с одним выходом, панельные и волновой канал (Яги), с гермобоксом и без него. Предлагается также целый ряд кабелей, разъемов и адаптеров для подключения модемов и роутеров.

Все это многообразие создает определенные трудности при выборе конкретной модели ан­тенны, а также кабелей, разъемов, переходников и другого оборудования. В статье даны реко­мендации, как сделать конкретный выбор, подходящий именно к вашим условиям. В чем со­стоят его достоинства и недостатки, что вы приобретаете и что теряете, сделав тот или иной выбор оборудования и схемы подключения.

Предполагается, что вы уже определились с основными параметрами — диапазоном работы (3G/4G), усилением антенны, высотой ее установки, направлением на базовую станцию. Необходимо выбрать конкретные модели антенны, модема/роутера, кабелей, переходников-адаптеров и пр.

Схема подключения оборудования

Начнем с анализа ваших потребностей в интернете — какое оборудование, имеющееся у вас, должно иметь выход в интернет.

Если вам нужен доступ в интернет только для компьютера/ноутбука и пары мобильников, то схема подключения может быть самой простой: антенна — модем — компьютер. Один-два смартфона могут иметь выход в интернет через компьютер, который может быть стандартны­ми средствами операционной системы превращен в WiFi-точку доступа для мобильников. Разновидности этой схемы — модем может быть подключен непосредственно к USB-разъему компьютера/ноутбука и подключен к антенне с помощью одной-двух кабельных сборок нуж­ной длины, включая адаптеры, а может быть заключен в гермобокс, установленный на антенне и соединен с компьютером при помощи USB-удлинителя.

Если у вас несколько устройств (компьютер, ноутбук, телевизор, медиаплеер, планшет и т. п.), которым необходим выход в интернет одновременно, то без роутера вам не обойтись. Схема подключения будет более сложной. Здесь также могут быть разновидности схемы под­ключения — модем в гермобоксе, модем отдельно от роутера и подключен кабельными сбор­ками или через адаптер к антенне.

Таким образом, мы видим большое разнообразие комбинаций различных вариантов выбора оборудования для достижения одной и той же цели — подключение к мобильному интернету. Это многообразие можно представить в виде обобщенной схемы:

Антенна — Фидерная линия — Модем/роутер

Термин «фидерная линия» или просто фидер обозначает совокупность всех кабелей, разъемов, переходников, адаптеров и пр., что соединяет антенну с модемом или роутером (если модем встроен в роутер). Этот термин введен здесь для простоты дальнейшего изложения.

При выборе оборудования руководствуются обычно двумя альтернативными критериями:

(1) достижение лучшего качества интернета (скорости приема/передачи) при разумных ограничениях на общую стоимость или

(2) получение приемлемого качества приема при наименьших затратах на создание подключения, т. е. на оборудование.

Рассмотрим выбор элементов исходя из этих критериев.

Выбор антенны

Антенна — важнейший элемент схемы. От нее в основном зависит качество приема и ско­рость передачи данных. Здесь мы предполагаем, что усиление антенны выбрано и нам из­вестно направление на БС. Нужно выбрать конкретную модель из предлагаемого на сайте ассортимента.

Трудности выбора можно проиллюстрировать простым примером. Пусть, согласно нашим расчетам (см. статью, шаг 5), нам нужна антенна с Коэффициентом Усиления большим или равным 12-15 дБи, работающая в диапазоне 3G (UMTS 2100). На странице сайта мы видим, что почти все антенны, представленные здесь, нам подходят по усилению. Но нам нужна только одна единственная! Какие же свойства антенны будут нас интересовать при выборе единственной?

Широкополосная или узкополосная?

В каких случаях нужны широкополосные антенны? В чем их достоинства и недостатки?

Нужда в таких антеннах возникает, когда требуется принимать сигнал в разных диапазонах частот и нет возможности ставить отдельные антенны на каждый диапазон. Например, когда требуется одновременно принимать сигнал GSM для голосовой связи и сигналы 3G/4G ин­тернета. Или, когда требуется принимать сигнал LTE-A, разнесенный по разным частотным диапазонам. Или, когда не допустимы длительные перерывы в интернет-связи, т. к. 3G/4G ра­ботают нестабильно. В этом случае модем будет автоматически переключаться на подходя­щий стандарт связи (2G, 3G или 4G), не допуская длительных потерь сигнала. Однако такая «всеядность» антенны имеет свои недостатки. Если интернет сигнал достаточно стабилен (модем не переключается на другой стандарт), то широкополосная антенна будет ловить по­мехи, создаваемые голосовой связью GSM 900/1800, сигналами 4G, интерференцией сигна­лов разных источников, лежащих в широком диапазоне частот принимающей антенны.

Читать еще:  Скачать VPN Россия: Быстрый и бесплатный VPN на Андроид

Таким образом, широкополосность может быть как достоинством, так и недостатком в зави­симости от решаемой нами задачи.

Панельная, Яги или облучатель?

Антенны делятся на три типа:

  • Облучатель для спутниковой тарелки,
  • Панельная антенна,
  • Антенна типа «волновой канал» (Яги).

Облучатель для спутниковой тарелки предназначен для приема сигнала на границе зоны об­служивания (для 3G это порядка 30 км) в условиях прямой видимости до БС. Такая конструк­ция обладает повышенным усилением, но требует определенного умения при настройке, т. к. обладает узкой диаграммой направленности и требует точного знания места положения БС и хорошего рельефа местности. Для применения облучателя необходимо приобретать дополнительное оборудование — тарелку от стороннего производителя. Диаметр тарелки выбирается из необходимого усиления антенны, см. таблицу в описании товара.

С точки зрения потребительских качеств, панельная антенна и антенна типа «волновой канал» (Яги) имеют как схожие, так и различные свойства.

Схожие параметры — обе антенны направленные. Обе антенны могут иметь примерно одинаковый коэффициент усиления (КУ) в рабочем диапазоне.

Различающиеся параметры — у Яги существенно больше неравномерность усиления в рабочем диапазоне частот. Например, AX-2017Y и AX-2017P. Казалось бы усиление у них одинаковое. Но у AX-2017Y КУ в диапазоне 1910-2180 МГц, меняется в пределах 13-17dBi, а у AX-2017P КУ в этом же диапазоне меняется в пределах 15,5-17dBi.

При требованиях работы антенны в очень узкой полосе частот, Яги будет всегда дешевле панельки при одинаковых КУ.

Таким образом, если выбирать по критерию стоимости оборудования, то антенны Яги дешевле и выигрышны в узкой полосе частот, но имеют большую неравномерность по КУ в широком диапазоне частот. Если выбирать по критерию качество сигнала, то панельная антенна предпочтительней, но имеет более высокую стоимость.

Еще одним преимуществом антенн типа Яги является их малый вес и парусность, что позволяет поднимать их достаточно высоко, особенно там, где этого требует рельеф.

MIMO или нет?

MIMO-антенна это, по сути, две антенны в одном корпусе, развернутые друг относительно друга на угол 90 град. Такая конструкция создает дополнительный канал связи. Естественно, что такая схема должна использоваться как на БС, так и на нашей антенне. В стандартах 4GLTE такая технология поддерживается, что может дать увеличение соотношения сигнал/шум на 8-10 дБ и, как следствие, дополнительное увеличение скорости. Теоретически за счет создания второго канала скорость может возрасти в два раза. Для сетей 3G все не так однозначно. В сети 3Gуже работают тысячи БС без MIMO, зачастую внедрение этой схемы дает обратный эффект — пропускная способность снижается. Поэтому провайдеры не спешат внедрять MIMO в сети 3G.

Таким образом, для 4G антенна с MIMO дает существенное увеличение качества приема, для 3G такая антенна может применяться, если есть уверенность, что БС в стандарте 3G работает в режиме MIMO.

Разумеется антенны с MIMO дороже обычных антенн.

50 Ом или 75 Ом?

Входное сопротивление антенны – это физический параметр антенны, который важен для согласования антенны и фидерной линии. Их входные сопротивления должны быть одинаковыми, в противном случае возникает отраженный сигнал, который увеличивает потери в фидере, т. к. не весь сигнал передается в линию. Отраженный сигнал рассеивается в кабеле и антенне.

Выбор антенны по этому параметру определяется выбором кабеля для фидера. Забегая немного вперед, скажем, что кабель с входным сопротивлением 75 Ом значительно дешевле кабеля 50 Ом, но определенные марки кабеля имеют такие же (или лучшие) характеристики по потерям.

Таким образом, если мы хотим сэкономить на длинном кабеле, то выбираем антенну 75 Ом и соответствующий кабель.

Необходимо пояснить следующее. Для всех известных роутеров и модемов производители рекомендуют использовать кабель 50 Ом, поэтому их снабжают соответствующими разъемами. При подключении кабеля с другим волновым сопротивлением появляются небольшие отражения, варьирующиеся от качества примененных переходников/разъемов. Если у вас очень слабый сигнал и вы дорожите каждым децибелом, или длина фидера небольшая (до 5 метров) то лучше выбрать кабель, рекомендованный производителем – 50 Ом.

Выбор элементов фидерной линии

Фидер — это линия передачи, по которой осуществляется направленное распространение сигнала от источника к приемнику. В нашем случае это та совокупность кабелей и адаптеров, которая расположена между антенной и модемом, т. е. передает сигнал от антенны к модему и обратно. При выборе фидерной линии можно руководствоваться двумя формулировками:

(1) минимум потерь сигнала с разумными ограничениями на стоимость элементов и

(2) критерий минимальной стоимости фидера при ограничении на величину потерь некоторой разумной величиной.

Гермобокс

Самый радикальный способ избавиться от потерь в фидере — это избавиться от самого фидера. Нет фидера — нет проблем с потерями сигнала. Именно такое решение воплощено в гермобоксе.

Наряду с несомненным достоинством гермобокса — отсутствием потерь сигнала, он обладает рядом недостатков:

  • Длина USB-кабеля ограничена 10 метрами. При увеличении длины может наблюдаться перебои в работе модема, связанные с его питанием и синхронизацией, согласно стандарта USB 2.0 в первую очередь.
  • Ограничения использования гермобокса, связанные с температурным режимом. Модем устойчиво работает при плюсовых температурах. В суровый зимний период модем необходимо оставлять включенным круглосуточно, иначе он замерзнет. Если на улице стоит изнуряющая жара длительное время, то модем может перегреться и зависнуть, поэтому ему возможно потребуются перерывы в работе.
  • Неудобство обслуживания — при смене сим-карты, при окончании «дачного сезона» и других подобных ситуациях, когда нужен доступ к модему, приходится снимать антенну, откручивать гермобокс, проводить необходимые действия, возвращать антенну на место и вновь ее настраивать.

Для устранения первого недостатка в гермобокс можно поместить не только модем, но и роутер. Такая схема практически снимает ограничение по длине соединительного кабеля — кабель витая пара может иметь длину до 70 метров. Однако другие недостатки, связанные с температурным режимом и обслуживанием, остаются в силе.

Кроме того, поскольку роутер помещается рядом с антенной, то зона уверенного приема сигнала WiFi может оказаться недостаточной для покрытия всего дома. Впрочем, это условие не обязательно, т.к. роутер здесь выступает все же не для формирования зоны покрытия WIFI а для увеличение длины кабеля связи.

Разумеется, антенны с гермобоксом дороже обычных антенн, но это увеличение цены компенсируется тем, что мы экономим на покупке кабелей, избавляемся от потерь, размещаем антенну в единственном месте где есть сигнал от оператора, даже за 50-100 метров от вашего ПК.

Кабели

Характеристики потерь для 10 погонных метров кабелей, которые наиболее популярны, сведены в следующую таблицу.

4G — маркетинг или реальная технология?

В рекламных или в каких-то других целях любое усовершенствование технологии 3G часто называют «переходом на 4G». Разберемся, чем же на самом деле отличается уровень 3G от 4G, и какие технологии могут претендовать на соответствие последнему.

Согласно установленной Между­на­род­ным телекоммуникационным союзом ITU классификации, технологии, относящиеся к уровню IMT-Advanced (четвертое поколение, 4G), должны обеспечивать скорость передачи в 500 раз большую, чем существующие сети 3G.
В таблице 1 приведены различные беспроводные стандарты, отвечающие требованиям IMT-Advanced. Выделим характерные особенности. Во-первых, во всех стандартах используются одинаковые методы передачи сигнала (MIMO, сложные схемы модуляции и, за исключением HSPA+, OFDM). Во-вторых, все стандарты разработаны двумя комитетами: 3GPP и IEEE. Первый изначально занимается продвижением мобильных сетей в лицензируемом спектре, а IEEE пришел на этот рынок сравнительно недавно и работает над развитием сетей в нелицензируемой полосе частот. К настоящему моменту союз ITU официально признал соответствие уровню 4G технологий WirelessMAN-Advanced (WiMAX-2) и LTE-Advanced (LTE-A).

Пространственное разнесение и MIMO

Эти два приема основаны на использовании нескольких антенн на базовой станции и в оборудовании пользователя (UE — user equipment) для увеличения отношения сигнала к шуму и интерференции (SINR) и для обеспечения одновременной передачи на нескольких несущих.
Прием данных осуществляется той антенной, мощность полезного сигнала на входе которой максимальна. Применяются две основные конфигурации: пространственное разделение передающих антенн и пространственное разделение передающих и принимающих антенн.
В первом случае по крайней мере две антенны установлены на станции. Во втором по нескольку антенн установлено как на базовой станции, так и в терминале пользователя. Это обеспечивает максимальную защиту от затухания сигнала и одновременно позволяет разделять сигнал на несколько лучей, чтобы обеспечить максимально высокое отношение SINR. Для иллюстрации оба подхода изображены на рисунке 1. В сети 4G используется конфигурация TxD и RxD.

Читать еще:  Личный кабинет Дом.ru — вход по номеру договора на сайте интернет-провайдера

Технология MIMO является развитием этой концепции. Применяется несколько антенн, передающих в восходящем и нисходящем направлениях, чтобы позволить разделять сигнал на несколько несущих одновременно в обоих направлениях передачи (DL и UL). На приемном конце производится восстановление исходного сигнала. На рисунке 2 показан пример MIMO для нисходящего потока (DL).

Мультиплексирование с ортогональным разделением частот применяется давно и позволяет передавать модулированный сигнал на ортогональных несущих, расположенных близко друг к другу.
Как видно из таблицы 1, в WiMAX 1 и 2 используется OFDMA, а в LTE — OFDMA при передаче в DL и SC-FDMA при передаче в UL. Модификация OFDMA — это OFDM для нескольких пользователей (т.е. множественный доступ). Каждому пользователю назначается свой набор несущих.

Параметр

HSPA+

LTE

LTE-Advanced

WiMAX 1

WiMAX 2

Макс. скорость DL

28/42/84 (R7, R8, R9) Мбит/с

Макс. скорость UL, Мбит/с

Макс. задержка (на круг), мс

OFDMA (DL)/ SC-FDMA (UL)

OFDMA (DL)/ SC-FDMA (UL)

Модуляция и MIMO

128 QAM, 8×8 MIMO

128 QAM, 8×8 MIMO

Разделение частот с множественным доступом и одной несущей (Single carrier FDMA) имеет меньшую пропускную способность, чем OFDMA, однако обеспечивает более низкое отношение пиковой мощности к средней (PAPR) за счет предварительной обработки передаваемых символов. Это позволяет повысить эффективность передачи энергии и снизить стоимость оборудования.
Итак, все технологии 4G имеют схожую основу. Различия лежат выше. Например, в LTE-Advanced и WiMAX 2 создатели особенно позаботились об улучшении характеристик на краю зоны покрытия. Для ослабления этих эффектов применяется несколько инструментов.
Первый из них — комбинирование (или агрегация) частот. Это сочетание нескольких несущих для повышения общей пропускной способности. Каналы соединяются на физическом уровне. Достоинством данного подхода является возможность комбинирования несмежных каналов. Нехватка частотного спектра — самая большая проблема мобильных сетей. При использовании несмежной агрегации можно осуществлять передачу по расположенным далеко друг от друга частотным каналам. Недостатком является существенное увеличение PAPR. Для компенсации этого эффекта применяются методы уменьшения коэффициента амплитуды (CFR — Crest-Factor Reduction). Кроме этого, увеличение полосы сигнала приводит к появлению частотной зависимости и другим искажениям.
Вторая значимая технология — скоординированный многоточечный обмен (СoMP — coordinated multi-point), т.е. одновременный обмен пользователя с несколькими базовыми станциями. По сути, она превращает интерференционные помехи на краю ячейки в сигнал, который можно использовать. Для CoMP требуется тщательная координация данных между станциями и очень быстрое измерение параметров канала. Технология предусматривает два режима: совместная одновременная передача от нескольких базовых станций одному абоненту или динамический выбор ячейки и передача данных от одного eNB.
Последний инструмент, интеллектуальное реле, используется в LTE-Advanced и WiMAX 2. Он предназначен для повышения качества связи на краю ячейки. Реле принимает, демодулирует и декодирует данные, осуществляет коррекцию ошибок и ретранслирует новый сигнал. По сути, оно сообщает оборудованию пользователя интерфейс между базовой станцией и UE, а терминал пользователя ретранслирует его уже от своего имени другой базовой станции.
Реле делятся на два типа. Реле первого типа представляют собой отдельную базовую станцию с точки зрения абонента. Они контролируют свою идентичность и транслируют собственный сигнал синхронизации и опорные символы. Реле второго типа являются расширением главной базовой станции. Управляющая информация от станции передается напрямую, в то время как реле собирает и обрабатывает данные пользователя.
Реле второго типа будут, скорее всего, применяться для увеличения информационной емкости, в то время как реле первого типа позволяют повысить емкость сети за счет увеличения количества абонентов.

В HSPA+ используется MIMO 2×2 и модуляция 64 QAM. Максимальная скорость передачи в нисходящем направлении 84 Мбит/с, в восходящем — 22 Мбит/с. Для перехода с 3G на HSPA+ не требуется замены существующего оборудования. Базовые станции, спектр частот и сетевое оборудование — все остается прежним. По этой же причине операторы, использующие оборудование CDMA2000, а не GSM, не могут перейти на HSPA+. Для них остается выбор между LTE и WiMAX.
Недостаток HSPA+ — разделение сети на два уровня: для голосовой связи (сеть на основе коммутации цепей, CS) и передачи данных (сеть с коммутацией пакетов). В целях сокращения издержек операторы будут стараться продлить срок службы существующей CS-инфраструктуры, модернизация и обслуживание которой — дорогая процедура. К тому же операторы, использующие HSPA+, не будут иметь возможности применять такие инновации как базовые IP-сети. В LTE и WiMAX такая возможность есть.
Распространению HSPA+ мешает мировой тренд, нацеленный на LTE. Если он не приостановится, операторов HSPA+ будет меньшинство, что приведет к увеличению стоимости оборудования и в конечном счете поставит под сомнение перспективность технологии. Большинство GSM-операторов рассматривают HSPA+ как ступень на пути к LTE.
По некоторым данным, в середине прошлого года в мире насчитывалось почти 400 сетей с поддержкой HSPA, 150 из которых к концу 2011 г. планировалось перевести на HSPA+. Приведем другие статистические данные (на август 2011 г.). Количество абонентских устройств с поддержкой HSPA+: 182 от 35 производителей, из них 97 поддерживают скорость обмена 21 Мбит/с, 13 устройств — 28 Мбит/с, 71 устройство — 42 Мбит/с и одно — на 84 Мбит/с. В середине прошлого года в 69 странах было запущено 136 сетей HSPA+ (это примерно треть операторов 3G).

WiMAX 1 и WiMAX 2

То обстоятельство, что стандарты 802.16 и смежные технологии появились раньше LTE и HSPA+, играет на руку WiMAX. Не менее значима поддержка компаний-лидеров на рынке связи. С технической точки зрения WiMAX имеет примерно такие же характеристики, как LTE: гибкость спектра, базовая сеть IP. Однако принятию его в качестве стандарта 4G мешают некоторые особенности. Во-первых, двунаправленные каналы с временным разделением (TDD) или непарный спектр. В то время, когда разрабатывался WiMAX, это была общепринятая форма спектра. Для 4G используется TDD и FDD (частотное разделение), причем доля FDD вдвое превышает долю TDD.
WiMAX — технология, разработанная с нуля, а не на основе существующей (как LTE на основе GSM). В сети GSM уже 2,8 млрд абонентов, которые, вероятнее всего, будут переведены на LTE. С другой стороны нельзя сказать, что WiMAX проиграл. Он с успехом применяется на развивающихся рынках, а также в нетелекоммуникационных областях, таких как защита здоровья, промышленные и военные приложения. Тем не менее, большинство операторов уже ориентировано на LTE, и выбирают этот стандарт по инерции, а не за технические преимущества.
Ожидается, что скорость загрузки в соответствующих беспроводных сетях сможет достигать 180 Мбит/с при использовании TDD канала 20 МГц, что гораздо выше существующих показателей. Новый стандарт берут на вооружение такие серьезные организации как ARIB, TTA и WiMAX Forum. Он позволит повысить пропускную способность беспроводных сетей в несколько раз. Так, стационарное оборудование в сетях нового поколения сможет принимать данные на скорости до 1 Гбит/с, а мобильные устройства — до 100 Мбит/с. При этом сохранится обратная совместимость с существующим оборудованием WiMAX. Существующие мобильные сети WiMAX (IEEE 802.16e) обеспечивают теоретическую пропускную способность до 40 Мбит/с. При передаче данных на стационарный компьютер скорость достигает 75 Мбит/с. Осенью прошлого года компания Samsung показала экспериментальную систему WiMAX второго поколения, обеспечивающую скорость передачи данных в 330 Мбит/с.
Помимо увеличения скорости стандарт IEEE 802.16m (WiMAX 2) предлагает поддержку многопользовательского доступа, поддержку малых базовых станций и самоорганизующихся сетей, режим работы с несколькими несущими и ряд других технологий. Стандарт предусматривает обратную совместимость с оборудованием WiMAX 1.

Читать еще:  Что такое Фастбут на телефонах Xiaomi и способы выхода из режима
LTЕ и LTE-A

Кажется, что LTE и впоследствии LTE-A станут очевидными лидерами среди технологий 4G. С технической точки зрения LTE позволяет существенно повысить скорость передачи по сравнению с существующими сетями 3G HSPA и EV-DO (также на основе CDMA2000). Кроме того, LTE имеет ровную архитектуру доступа к радиосети (RAN — radio access network) и базовую сеть IP, что позволяет сократить капитальные и операционные издержки и в то же время сохранить возможность внедрения инновационных сервисов. Использование двухуровневой модели сети с голосовыми и пакетными данными позволяет отказаться от дорогостоящей голосовой связи.
Переход на LTE-А будет не слишком затратным для операторов, поскольку они могут использовать существующие станции, обновив ПО. LTE — самая дешевая технология 4G в смысле стоимости передачи бита.
Конфигурация 8×8 MIMO позволяет достигать скорость передачи в нисходящем направлении более 1 Гбит/с при полосе 40 МГц. Чем шире полоса, тем выше максимальная скорость. Максимальная скорость в восходящем потоке превышает 15 бит/с на полосе в 1 Гц. Главная интрига для LTE — выберут ли операторы GSM технологию HSPA+ для перехода на LTE-A, или сразу переключатся на LTE.

Двумя ключевыми факторами являются принцип разделения на маленькие ячейки и возможность интеллектуального управления трафиком через глубокий анализ пакета (DPI — Deep Packet Inspection). Это самые важные элементы любой технологии 4G. Под маленькой ячейкой понимается группа базовых станций с различной зоной покрытия (см. рис. 3).

Создание маленьких ячеек имеет даже большее значение для пропускной способности сети, чем переход на более современный интерфейс связи. Мобильные сервисы данных предоставляются по общему каналу, поэтому чем больше абонентов обслуживается одновременно, тем уже полоса для каждого из них. Если сжать ячейку, эффективно уменьшается количество обслуживаемых пользователей и сразу повышается быстродействие. Кроме того, отношение полезного сигнала к интерференции и шуму (SINR) уменьшается по мере удаления от станции и, соответственно, снижается качество связи. На рисунке 4 приведен этот эффект на примере HSPA+.

Маленькие ячейки гарантируют высокое качество связи и являются самым выгодным решением с экономической точки зрения. Существует двойная модель, когда связь с домом и горячей точкой осуществляется по 4G, а в макроячейке — по 3G. Если число подписчиков LTE и WiMAX будет расти, емкости сети будет исчерпана. В этом случае они, несомненно, позаимствуют некоторые приемы из HSPA+, а именно — интеллектуальное формирование трафика и управление им.
В стандарте HSPA+ отмечено, что при переходе на него потребуется увеличить емкость базовых сетей. Операторы должны поставить дополнительное базовое оборудование или использовать решения DPI, чтобы увеличить срок службы существующей инфраструктуры. На рисунке 5 показаны преимущества DPI на верхнем уровне. Глубокий анализ пакета также позволяет снять часть нагрузки с базовой сети. На краю ячейки ставится шлюз (IOG) для отвода интернет-трафика (см. рис. 6).

В заключение хотелось бы отметить, что гонка среди технологий 4G — это, по сути, кампания, которую проводят операторы за увеличение доли на рынке. С технической точки зрения переход на 4G — это марафон, а не спринт. Именно поэтому нельзя признать окончательное лидерство LTE. Интересно посмотреть, как WIMAX и HSPA+ будут с ним бороться. В любом случае победитель пока не определен и вряд ли определится в текущем году.

В чем разница между LTE, 4G и 3G

Даже первоклассник сегодня умеет пользоваться мобильным интернетом. Развитые беспроводные технологии позволяют выходить в сеть не только с компьютеров и ноутбуков: доступ в интернет имеет большинство телефонов, плееров, планшетов и прочих гаджетов. Для среднестатистического пользователя стандарт связи неважен: не обязательно знать, чем отличается 3g от 4g и что значит lte, чтобы скачивать приложения, просматривать ленту новостей в соцсетях и смотреть кино онлайн.

Эти вопросы становятся более значимыми при изучении характеристик мобильного интернета. Что дают стандарты lte и 4g и в чем разница между ними?

В чем основные отличия?

Ключевое отличие между этими стандартами – способ работы с частотным ресурсом.

В GSM используется разделение каналов по времени и частоте. На каждого абонента выделяется маленькая частотная полоса, на которой телефон общается с базовой станцией. При этом «сеансы» обмена данными фиксированы по времени. С определенным упрощением скажем, что сигнал прерывается, но из-за высокой частоты передачи данных абонент этого не замечает. В реальной жизни прерывания заметны разве что по характерному пищащему звуку динамиков, когда рядом лежит телефон, на который звонят или приходит сообщение.

В свою очередь в CDMA используется кодовое разделение сигналов. Каждый абонент, подключенный к базовой станции использует весь доступный частотный ресурс, общий для всех абонентов, а базовая станция общается со всеми одновременно. Сигнал от конкретного пользователя выделяется с помощью кодовой модуляции – каждому абоненту соответствует специфический «код», что позволяет выделить его из общего радиоэфира.

Разные схемы проще описать одним простым примером. Представим, что в комнате находится несколько человек, разбитых на пары. Первая часть общается на одном языке, они говорят по очереди, например, по 20 секунд – это описание GSM. Вторая часть разговаривает одновременно, но на разных языках – это CDMA. В обоих случаях люди нормально общаются, но непрерывный разговор, очевидно, является более комфортным, тем более что соседи просто не понимают, о чем говорят рядом.

Сравнение сетей 3G и 4G

У каждой из представленных сетей имеются как свои достоинства, так и недостатки. Для того чтобы определиться с выбором, проведём небольшой сравнительный анализ.

Таблица: сравнение скоростных данных 3G и 4G

3G4G
Скорость интернет-подключения, Мбит/с0,474–2100–1 000
Скорость загрузки интернет-страницы (отклик), сек1мгновенно
Прослушивание онлайн-музыки (буферизация), сек101
Скачивание одной песни (размер около 5 МБ), сек202
Просмотр онлайн-видео в SD качестве (до 480p, буферизация), сек201
Скачивание видео в SD качестве (стандартный размер

Видео: LTE vs 3G — почувствуй разницу

Зона покрытия

Из-за того, что технология 4G является относительно новой и её развитие только-только набирает обороты, зона покрытия сети четвёртого поколения в десятки раз меньше, чем у сети 3G. Удостовериться в этом можно на интерактивной карте покрытия сетей.

Зелёными точками обозначены действующие (активные) сигналы 3G сети

Зона покрытия сетей 4G выглядит гораздо менее объёмной.

Разноцветными точками обозначаются разные операторы связи (Yota, «МТС», «Билайн», «Мегафон», «Ростелеком» и другие)

Стоит также отметить, что зоны покрытия обеих сетей на сегодняшний день не обеспечивают полного охвата всей территории страны. Для того чтобы проверить, насколько качественный сигнал 3G/4G сети (и есть ли он вообще) в вашем регионе, воспользуйтесь специализированными сайтами, предоставляющими полную информацию о картах покрытия сетей.

Степень поддержки устройств

Технологию 3G поддерживают все электронные устройства (смартфоны, планшеты, USB-модемы). Для подключения к сети 4G ваше устройство должно иметь не только поддержку LTE-технологии (т. е. оно должно быть минимум 2012 года выпуска), но и возможность использования специальной USIM-карты (модифицированной SIM-карты). Несмотря на то, что все современные устройства обеспечены всем необходимым для работы в 4G-сети, перед подключением всё же стоит перепроверить технические характеристики вашего девайса (например, на официальном сайте разработчика).

Делая выбор в пользу 3G или 4G-подключения, первым делом стоит обратить внимание на зону покрытия сети и на то, находится ли ваш регион в этой зоне. После этого уже следует исходить из личных потребностей. Если вы проводите время в интернете исключительно для общения и поиска информации, то вам будет достаточно 3G-подключения. Если же любите смотреть фильмы в интернете, постоянно скачиваете большое количество файлов или вам нужен USB-модем с высокоскоростным интернетом для подключения ПК/ноутбука, то смело выбирайте 4G.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector