Хоть стандарты третьего поколения мобильной связи и предоставляют пользователям широкий спектр услуг и обеспечивают высокую скорость обмена информацией до 14 Мбит/сек, однако объемы информации в коммуникационных сетях продолжают расти и поэтому организация 3GPP еще в 2004 году начала работу над созданием стандарта четвертого поколения 4G - LTE (Long Term Evolution) . Основные требования к новому стандарту предполагали: увеличение скорости передачи данных до 100 Мбит/сек, повышение безопасности системы, снижение энергозатратности, уменьшение задержек в работе системы, совместимость с мобильными сетями предыдущих поколений. Уже в 2009 году первая сеть стандарта LTE была запущена в эксплуатацию в Швеции. Теоретически сети 4G способны передавать данные со скоростью до 326,4 Мбит/сек на прием и до 172,8 Мбит/сек на передачу. При такой скорости на загрузку фильма в хорошем качестве понадобится не более одной минуты.

Структура сети LTE существенно отличается от сетей и . Изменениям подверглись подсистема базовых станций и подсистема коммутации, а также технология обмена данными между терминалом пользователя и базовой станцией, протоколы передачи информации между сетевыми элементами. Таким образом, теперь абсолютно вся информация (голос, пакетные данные) передается в виде пакетов.

В подсистеме коммутации сети стандарта LTE можно выделить следующие узлы:

• Обслуживающий шлюз Serving Gateway (SGW) заменяет MSC, MGW и SGSN сети UMTS и выполняет функции обработки и маршрутизации пакетных данных из подсистемы базовых станций. Обслуживающий шлюз соединяется непосредственно с сетями 2G и 3G того же оператора. Это существенно упрощает передачу соединения в сети предыдущих поколений при ухудшении зоны покрытия или перегрузке сети.
• Шлюз соединения с сетями других операторов Public Data Network Gateway (PGW) маршрутизирует информацию (голос, пакетные данные) из сети (в сеть) данного оператора.
• Узел управления мобильностью Mobility Management Entity (MME) предназначен для управления мобильностью клиентов сети LTE.
• Сервер абонентских данных Home Subscriber Server (HSS) представляет собой объединение в одном устройстве регистров VLR, HLR, AUC.
• Узел выставления счетов Policy and Charging Rules Function (PCRF) предназначен для формирования клиентам счетов за оказанные услуги связи.

В подсистеме базовых станций остался только один традиционный элемент – базовая станция eNodeB , которая кроме функций собственно базовой станции, выполняет еще функции контроллера базовых станций LTE. Такое решение позволяет упростить расширение сети, так как отпадает необходимость добавления новых контроллеров и расширения емкости существующих.

В сетях стандарта LTE используются технологии передачи данных MIMO и система кодирования OFDM. Технология MIMO (Multiple Input Multiple Output) предусматривает передачу данных посредством N-антенн и прием - M-антеннами, причем принимающие и передающие антенны расположены между собой на таком расстоянии, чтобы получить минимальную корреляцию. Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием OFDM (Orthogonal Frequency-division Multiplexing) представляет собой цифровую схему модуляции, которая использует в большом количестве расположенные рядом ортогональные поднесущие частоты.

В настоящее время наиболее приоритетными для сетей 4G являются частоты в диапазоне 2,3 ГГц. На этой частоте, например, работает китайский оператор сотовой связи China Mobile. Другой диапазон частот 2,5 ГГц широко применяется в Европе, Японии, Индии и США. Существует еще частота 2,1 ГГц, но здесь доступен очень узкий диапазон – всего лишь 15 МГц, а у многих европейских мобильных операторов и того меньше - до 5 МГц. В дальнейшем, скорее всего, перспективным станет частотный диапазон 3,5 ГГц, что вызвано тем обстоятельством, что во многих странах в данном диапазоне уже существуют сети беспроводного широкополосного доступа в Internet и переход в сеть LTE позволит операторам использовать частоту без приобретения новых дорогих лицензий. При необходимости под сети четвертого поколения могут выделяться и другие частоты. В разных структурах сетей 4G могут использоваться частотные полосы в диапазоне 1,4 - 20 МГц. Для сравнения в стандарте UMTS используются фиксированные полосы 5 МГц. В сетях LTE используется временное TDD (Time Division Duplex) и частотное FDD (Frequency Division Duplex) разделение сигналов.

Обычно базовая станция сети LTE может обслуживать зону радиусом до 5 км, хотя при необходимости за счет высокого расположения антенн базовой станции этот размер может быть увеличен до 30 и даже до 100 км. Большим преимуществом стандарта LTE является большой выбор терминалов. Кроме сотовых телефонов могут использоваться ноутбуки, планшетные компьютеры, видеокамеры и игровые устройства со встроенными модулями совместимости с сетями четвертого поколения.

Технология стандарта LTE поддерживает хэндовер и роуминг с сотовыми сетями поколений 2G и 3G, что позволяет этим устройствам быть совместимыми и с этими сетями. Структура сети 4G позволяет сразу перенаправлять звонок или интернет-сессию в сеть 3G или 2G (UMTS или GSM). Кроме того, сети стандарта LTE легко интегрируются с сетями WI-FI и Интернет.

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.

Постепенно сети 4G становятся такими же привычными, как и 3G, а мобильный интернет неотъемлемой частью современного пользователя смартфона или иного мобильного устройства. В настоящее время мобильная сеть помогает нам пользоваться всевозможными , ориентироваться на местности, читать новости и общаться. Много реже мы можем позволить себе скачивать аудио- и видео файлы. Современные онлайн-сервисы требуют быстрого развития беспроводных технологий, увеличения их скоростей и качества обслуживания. Последним и самым совершенным из внедренных стандартов мобильной связи на сегодняшний день является технология LTE, которая относится к четвертому поколению сотовой связи (4G) и предоставляет передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с. Благодаря 4G мы уже можем пользоваться YouTube и смотреть ролики в HD качестве. В идеальных условиях скорость сетей LTE сравнима с проводным подключением. В скором времени должно выйти и улучшение LTE — LTE Advanced со скоростью 300 Мбит/с. К примеру 1,5 Гбайта данных будут качаться за минуту. Основное преимущество новейших поколений сотовой связи - повышение скорости передачи данных в условиях перегруженных диапазонов радиочастот. В этом частотном спектре работают не только сотовые операторы, но и ТВ-компании, провайдеры спутниковой связи, а также около десятка разных телекоммуникацион­ных бизнесов. LTE дает возможность более эффективно использовать радиодиапазон и предоставляет доступ к современным сервисам большему числу пользователей одновременно.

Технически доступная скорость - до 74 Мбит/с, но по факту она будет ниже в зависимости от места приема сигнала, загруженности сети и производительности вашего мобильного устройства (ограничение скорости из-за возможностей процессора). Скорости 74 Мбит/с вам удастся добиться лишь вблизи базовых станций, а в Москве при обычной загрузке сети средняя скорость составит от 10-20 Мбит/с.

Переход на LTE стандарт

Переход на LTE влечет за собой покупку новых моделей мобильных устройств, так как в старых смартфонах и планшетах нельзя использовать для поколения 4G уже имеющиеся слоты для 3G SIM карт. Вам придется выбрать новый гаджет из официально представленных в России LTE-устройств, так как неофициально поставляемое оборудование может блокироваться оператором или не поддерживаться диапазон частот. Затем понадобится поменять у оператора (бесплатно) свою SIM-карту на ту, что поддерживает LTE. При этом, возможно, придется переподключить мобильный интернет-банкинг и некоторые другие сервисы, где использовалась мобильная авторизация.

Выбор оператора и тарифа

Технология LTE для передачи голоса (Voice over LTE) в России до сих пор недоступна, а что касается доступа в Интернет, то здесь мобильный оператор «Скартел» предлагает уникальные безлимитные тарифы. Самый доступный тариф начинается от 400 рублей/месяц при максимальной скорости 512 кбит/с. Цена наиболее дорогого составляет 1400 рублей в месяц в Москве и Петербурге и 850 рублей в месяц в регионах. Здесь предлагается скорость до 20 Мбит/с. Абонентам «Скартела» можно как угодно часто менять тарифный план, а при отсутствии средств на счете можно пользоваться бесплатным доступом в Интернет на скорости до 64 кбит/с.

У «МегаФона» в LTE-сети трафик лимитирован: до 40 Гбайт в месяц (по 20 Гбайт днем и ночью). Для работы с LTE необходимо подключить опцию для передачи данных с абонентской платой от 1000 до 3000 рублей в месяц. Существуют ограничения и по скорости: максимальная скорость в недорогих LTE-опциях ограничена 10 Мбит/с, а вот в дорогих тарифах пределов по скорости нет, по сравнению со «Скартел».

LTE-сеть в Москве предоставляет и МТС. Тарифы этой компании несколько комфортнее, чем у «МегаФона»: абонентская плата составляет от 500 до 1400 рублей в месяц, максимальный объем трафика - от 4 до 25 Гбайт, а скорость при этом не ограничена. Однако зона покрытия сети МТС несколько ниже, чем у «МегаФона»/«Скартела».

В Москве также функционирует и 4G сеть «Билай­на», на очереди ее запуск в Санкт-Петербурге. Для ее подключения потребуется получить USIM-карту с поддержкой LTE. Покрытие 4G сети «Билайна» в Москве больше, чем у МТС, но меньше, чем у «МегаФона».

Выбор устройств с поддержкой 4G

Первоначальные проблемы совместимости устройств с российскими LTE-сетями, как были ранее, сейчас практически решены и российским пользователям доступен неплохой выбор гаджетов: около 30 устройств с поддержкой LTE, подавляющее большинство которых - это модемы и смартфоны.

Компания «Скартел» предлагает пользователям фирменный USB-модем и карманный Wi-Fi-роутер с поддержкой LTE, а также интернет-центр для подключения нескольких устройств. Стоимость аппаратов составляет 3000, 5000 и 6000 рублей соответственно. В роутере есть SIM-карта, но использовать ее в другом устройстве нельзя. Также компания рекомендует ряд моделей ноутбуков Sony VAIO со встроенными LTE-модулями.

«Мегафон» сначала предлагал только USB-модем за 3000 рублей. Сейчас вы можете получить его бесплатно, но при этом нужно оплатить два месяца доступа к LTE- интернету. По размерам модем гораздо больше, чем аналог от «Скартел», но зато обеспечивает работу как в сетях LTE, так и в 3G и GSM. Чуть позже появился и карманный Wi-Fi-роутер стоимостью 4500 рублей, опять-таки с поддержкой как LTE, так и предшествующих технологий. «Мегафон» обеспечивает абонентам значительно большую зону покрытия. Кроме того, модем от «МегаФона» поддерживает обе разновидности LTE - FDD и TDD.

Стоит отметить, что за счет использования полноценных SIM-карт спектр доступного пользователям «МегаФона» абонентского LTE-оборудования постоянно расширяется. Так, «Мегафон» представила планшет Samsung Galaxy Tab 8.9 и смартфон Samsung Ga­laxy S III LTE. Список телефонов, поддерживающих LTE-FDD в диапазоне 2,5-2,7 ГГц, также увеличивается: HTC Evo 4G, Sony Xperia ion, Nokia Lumia 900 и iPhone 5c/5s.

МТС использует технологию TDD, а ассортимент ее абонентского оборудования ограничен USB-модемом и карманным Wi-Fi-роутером производства Huawei. Стоимость устройств составляет 2000 и 4800 рублей соответственно. В прошлом году в Москве компания МТС развернула еще и сеть LTE-FDD.

• Apple iPad Air
• Apple iPhone 5s
• Sony Xperia Tablet Z
• Sony Xperia Z
• LG G2
• Nokia Lumia 925, 1020 и 1520
• Samsung Ga­laxy S III LTE
• HTC One
• Samsung Galaxy S4
• BlackBerry Q10
• HTC One Mini
• Samsung Galaxy S4 Mini

Мобильные роутеры

«Мегафон Space» является удобным устройством для домашнего или офисного использования в местах, где нельзя организовать проводное подключение к Интернету. К одному роутеру можно подсоединить по Wi-Fi до 32 устройств, телефон через VoIP - и при этом оставаться на связи со скоростью LTE- Advanced (до 300 Мбит/с). Цена устройства кусается и составляет 12000 руб.

4G Модем Huawei E392 можно купить отдельно, без привязки к оператору связи. Но выгодней взять брендированное устройство от МТС. Стоит отметить, что модем работает как в диапазоне FDD, так и TDD. Также он обладает слотом для карт памяти microSD и невысокой ценой в 900 рублей.

4G Wi-Fi роутер от МТС идет в комплекте с тарифным планом «МТС Коннект-4». Оригинальное название устройства — Huawei E5776s-22. Он способен переключаться между стандартами 2G/3G/4G и раздавать интернет десяти пользователям. В зависимости от количества подключившихся время автономной работы может составлять до десяти устройств.

Стандарт LTE и его разновидности: LTE Advanced

Пока сети LTE только разворачиваются, некоторые операторы тестируют новую технологию - LTE Advanced. Оператор «Скартел» создал в Москве две опытные зоны LTE Advanced. Скорость в этой сети может достигать 300 Мбит/с. Но основное преимущество данной технологии - возможность для оператора совместно использовать различные участки частот из различных диапазонов общей шириной до 100 МГц. Правда, абонентских устройств для этого стандарта в продаже пока еще нет.

Две разновидности LTE: FDD и TDD

Особенность LTE - широкий набор диапазонов. В то же время описание стандарта указывает, какие участки каждого диапазона можно использовать и под какую из двух его разновидностей.

Frequency-Division Duplexing (FDD) означает, что частоты для приема и передачи должны быть разнесены между нижним и верхним участками диапазона. Например, в диапазоне 2,5-2,7 ГГц разница между такими участками должна составлять 120 МГц. Time-Division Duplex (TDD) предполагает, что прием и передача осуществляются на одной частоте с разделением по времени - в таком случае частоты должны находиться в центре диапазона. Это две принципиально разные версии LTE, которые влияют на абонентское и операторское оборудование и, как следствие, на распространенность того или иного варианта LTE в России.

" является маркетинговым термином, который подразумевает четвертое поколение мобильной беспроводной сотовой связи. В то время как 1G относится к первой партии широко доступны мобильных телефонов, 2G перешли на цифровые системы, принеся с введением текстовыми сообщениями, а затем технология 3G предлагает значительные улучшения, не в последнюю очередь возможность легкого просмотра веб-страниц, и теперь 4G, разработанный для того, чтобы соответсвовать требованиям по скорости, необходимым благодаря дальнейшему развитию существующих 3G-приложений, таких как текстовые сообщения, видео-звонки и мобильное телевидение. Короче говоря, для всех усовершенствований, которые фантазия добавляет к смартфонам, таких как возможность HDTV, нужны более продвинутые технологии и более высокая скорость. 4G является ответом на эту проблему.

4G (англ. fourth generation - четвёртое поколение) - перспективное (четвёртое) поколение мобильной связи, которое характеризуется высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. К четвёртому поколению обычно относят перспективные технологии, с помощью которых можно осуществлять передачу данных со скоростью выше 10 Мбит/с подвижным абонентам.

В 2007 году Международным союзом электросвязи в Секторе радиосвязи (МСЭ-R) определен новый глобальный стандарт под названием International Mobile Telecommunications-Advanced (IMT-Advanced). Стандарт содержит перечень функций, которым должна соответствовать сеть прежде,чем будет названа как "4G". Это такие функции (цитата МСЭ):

• совместимость услуг в рамках IMT и с фиксированными сетями;
• возможность взаимодействия с другими системами радиодоступа;
• высококачественные услуги мобильной связи;
• возможность роуминга по всему миру;
• улучшенные пиковые скорости передачи данных для поддержки расширенных сервисов и приложений.

Это означает, что IMT-Advanced будет интернет-протокол (IP) с пакетной коммутацией сети, которая включает в себя Voice-over-IP (VoIP), а не отдельные каналы телефонного вызова, используемые в сетях 3G.

Другой функцией IMT-Advanced будет бесшовная связь и роуминг по многократным сетевым типам, включая с гладкой (плавная) передачей.

Проще говоря, гладкая (плавная) передача означает, что ваше устройство будет иметь доступ к самой быстрой доступной сети. Если вы отвечаете на телефонный звонок и двигаетесь в диапазоне Wi-Fi Hotspot, устройство будет перемещаться от сети 4G к Wi-Fi Hotspot, не теряя телефонной связи, и вы будете оставаться на связи в зоне вашего оператора, в то время как в находитесь в зоне Wi-Fi. Когда вы покидаете Wi-Fi зону, устройство будет плавно переключится обратно в сеть 4G, а вы не потеряете телефонное соединение. Список требований заявляет, что сети 4G должны иметь возможность обмениваться данными со скоростью до 100 МБит/с. Чтобы увидеть это в истинном свете, следует сказать, что скорости передачи данных в сети 3G могут в настоящее время быть столь же медленными, как 3.84 Мбит/с, так что это значительный шаг вперед.

Современные технологии, которые в самом ближайшем времени станут повседневностью, невозможны без гарантированного широкополосного доступа, например, дистанционные хирургические операции и системы онлайн-консультирования, что позволит пациентам связываться с лучшими специалистами, а последние моментально получать карты болезней своих пациентов. технологии, без которых будет немыслим практически любой вид деятельности уже в ближайшие годы, требуют наличие надежных, быстрых и обладающих высокой пропускной способностью каналов. Мобильные 4G-сетям позволят пересылать гигабайты данных мгновенно и с высокой степенью защиты. Беспроводные технологии занимают ведущую позицию в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Разумнее и рентабельнее построить одну станцию 4G, способную обеспечит связь на расстоянии десятков километров, нежели тянуть оптоволокно. Возможно, Россия превратится в страну с одной из самой передовых 4G-сетей, тем более что глава Минсвязи Николай Никифоров, а его заместитель владелец Yota Денис Свердлов. И Никифоров, и Свердлов - люди с большим практическим опытом. Первый разработал и успешно запустил "электронное правительство" в Республике Татарстан, второй - гендиректор первого в России бренда, запустившего в 2009 формат беспроводной интернет-связи WiMAX, а в 2011 году - самый передовой формат LTE. На данный момент устройства LTE рассчитаны на скорость в 20 Мбит/с, но теоретически сеть четвёртого поколения позволяет обеспечить скорость до 300 Мбит/с, что делает возможной работу абсолютно новых сервисов. К примеру, проведение качественных видеоконференций на огромных офисных экранах. Участники подобных конференций могут не просто находиться в разных географических точках, но и двигаться, например, в : работающая в LTE-сети веб-камеры на ноутбуке обеспечит полноценное участие в диалоге. Обмен файлами становится и вовсе невероятно быстрым: наприме, на FTP-сервер файл размером 100 Мб можно залить всего за 4 секунды. Рядовых пользователей скорее всего заинтересует мобильное интернет-телевидение. 4G означает, что вы сможете легко скачать и музыку, и видео на ходу, загрузка через 4G стандартного фильма займет всего 10-15 минут. Быстрое соединение также позволит мобильным геймерам наслаждаться сложными многопользовательскими онлайн играми. Уже сейчас LTE позволяет передавать в реальном времени HD-видео - главное, чтобы серверы отправляющей стороны работали оперативно (YouTube уже настроен под быструю отдачу видео, но многие видеосервисы Сети пока нет). Сервисом из области фантастики, который предоставят 4G-сети, станут системы дополненной реальности: облачный сервер будет отправлять на экраны мобильных устройств сотни контекстных подсказок, исходя из местоположения абонента и городского пейзажа, который "видят" их веб-камеры.

Оставьте свой комментарий!