Где работает 4g. Сети LTE: структура и принцип работы. Что такое LTE

Статьи и Лайфхаки

Многие люди слышали о том, что такое 4g, но о том, что такое 4g в телефоне знают не все. Хотя именно благодаря этой технологии словосочетание «мобильный интернет» перестало ассоциироваться с низкой скоростью и долгой загрузкой web-страниц.

Для чего нужна данная технология

• 4g можно расшифровать только по одному названию. Дословно эта аббревиатура обозначает «четвертое поколение», а если связывать ее с мобильными устройствами, то это четвертое поколение мобильной связи.
• Эта технология позволяет передавать данные со скоростью больше, чем 100 Мбит/с, и это для подвижных абонентов, а для стационарных скорость увеличивается в десять раз.
• Если телефон будет оснащен данной технологией, то его пользователь, буквально, будет иметь офис «в кармане».
• Ведь она дает возможность работать в интернете, просматривать телевизионные передачи, пересылать огромное количество информации, которой, кстати, обеспечивается высокая степень защищенности от всевозможных мошенников, и так далее.

Самые популярные мифы о 4G

• Следует развеять некоторые сомнения связанные с использованием 4G. К примеру, многие потребители считают, что хорошее устройство, поддерживающее данную технологию, найти очень сложно.
• Возможно, так и было. Когда она только появилась, а сегодня можно выбрать гаджет на любой вкус, будь то модем, планшет или смартфон и он будет оснащен технологией 4g.
• Есть также мнение о том, что работает связь четвертого поколения только в городах, да, и то не везде. Ну, а тут нужно разобраться.
• Да, связь работает только в городах, но она работает именно там, где нужна: в транспорте, на торговых площадках, в парковых зонах, то есть там, куда не достают всемирно известные сети wi-fi.
• Кроме того, есть миф о том, что цена на 4g-интернет слишком высока, а она, по сути, ничем не отличается от 3g-технологий. Но это неправда, ведь устройства с 3g модулем скачивают информацию из интернета в восемь, а то и десять раз дольше.
• А это хоть что-то, да, значит! А по поводу цены можно сказать, что тут как раз особой разницы нет, так как интернет 3g и 4g стоит практически одинаково. В конечном итоге каждый выберет что-то свое!

Пользуясь мобильным интернетом, вы, конечно, замечали, что при установленном соединении в верхней панели быстрого доступа на телефоне появляются разные буквы и аббревиатуры: H, H+, LTE, 3G, 4G и другие. Они обозначают тип соединения, от которого зависит скорость передачи и приёма данных.

Расшифровка обозначений и характеристика типов соединения

Зная расшифровку обозначений и основные параметры каждого типа соединения, вы можете понять, какой скорости ожидать при имеющемся уровне сигнала. В большинстве случаев мобильное устройство само выбирает наиболее быстрый из доступных протоколов связи и даёт возможность пользоваться интернетом через него.

Мобильное устройство показывает тип используемой сети

На выбор типа сетевого соединения влияют следующие факторы:

• место, где вы находитесь: в закрытых помещениях или на большом расстоянии от крупных городов наиболее современные и быстрые протоколы (например, 4G) могут быть недоступны, и устройство подберёт тот тип соединения, который будет работать, хоть и медленно;
• используемый тариф: многие тарифы не предусматривают использование высокоскоростного протокола 4G, разрешая подключение лишь к 3G и более медленным типам соединения;
• технические характеристики устройства: не все мобильные устройства поддерживают максимальную скорость доступа к сети, поэтому для того, чтобы узнать, сколько мегабайт в секунду способен отправлять ваш телефон, нужно ознакомиться с документацией на официальном сайте компании-производителя.

3G

Альтернативные названия - 3rd Generation и UMTS. Это наиболее распространённый формат интернет-соединения в наши дни. Цифра «3» обозначает третье поколение протоколов связи. Изначально скорость соединения этого типа не превышала 384 Кбит/с, но теперь при благоприятных условиях она может достигать 21 Мбит/с. Однако чаще всего на телефоне или планшете вы получите скорость до 2 Мбит/с.

К достоинствам режима 3G можно отнести то, что он уступает по скорости только 4G-соединению, но при этом доступен практически везде. Но если вы движетесь на машине или в поезде быстрее 30 км/ч, то скорость соединения начинает снижаться.

Скорость мобильного интернета в сетях 4G во много раз выше, чем в любых других

H, 3.5G, H+, 3G+

Тип H является улучшенной версией 3G, основанной на технологии HSDPA - High Speed Downlink Packet Access. H+, 3.5G и 3G+ также являются надстройками над режимом 3G, использующими протокол HSPA+. Они позволяют развивать более высокую скорость передачи данных: в идеальных условиях при использовании двухканального варианта протокола HSDPA - до 21 Мбит/с, а в базовой моноканальной версии протокола HSPA+ - до 22 Мбит/с. В реальности, однако, скорость в обоих протоколах обычно не превышает 3,8 Мбит/с.

3.75G

Этот вариант редко можно увидеть, так как телефоны обычно не отображают его на панели состояния, хотя реально используют. Соединение осуществляется по протоколу DC-HSPA+ - улучшенному варианту HSPA. Максимальная скорость его в два раза выше, чем у варианта H - 42 Мбит/с, так как в нём реализовано двухканальное взаимодействие. Лучшие показатели сетей этого типа соизмеримы со средними показателями 4G-соединения.

4G, LTE

4G (сети четвёртого поколения) - самые быстрые из доступных на данный момент. Но только если в них реализован протокол LTE (Long Term Evolution). Изначально в сетях 4G применялась технология WiMAX, и скорость их не превышала 40 Мбит/с. Но сегодня уже практически все операторы связи используют протокол LTE.

Существует два вида LTE-сединений: LTE FDD и LTE TDD. Основное их различие - распределение доступного диапазона частот. Но независимо от того, какой вариант протокола используется, скорость передачи данных теоретически может достигать величины от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с, а в реальности - больше 40 Мбит/с.

Сети 4G, однако, имеют ряд недостатков:

• стоимость доступа к интернету в них выше, чем в сетях 3G, поэтому переходить на тариф, поддерживающий 4G, стоит только в том случае, если вы загружаете большие файлы или смотрите видео через мобильный интернет;
• зона покрытия, то есть территория, на которой доступно 4G-соединение, намного меньше, чем у 3G, так что будьте готовы к тому, что останетесь без быстрого интернета, если отправитесь за город.

Ниже показаны зоны покрытия сетей 3G и 4G на территории России. В верхней части - зона покрытия 4G, в нижней - 3G. Видно, что покрытие территории сетью 3G значительно более плотное, особенно на большом расстоянии от крупных городов.

Покрытие территории сетью 3G значительно более плотное

4G+, LTE-A

Стандарт 4G+ является следующим этапом развития сетей на основе 4G-протокола и поддерживает технологию LTE-Advanced. Она позволяет объединять используемые частоты, в результате чего скорость соединения увеличивается.

Максимальная скорость зависит от конкретной реализации возможностей LTE-A оператором связи. В некоторых случаях можно получить до 450 Мбит/с, что превышает скорость проводных соединений.

G (General Packet Radio Service)

Очень старый стандарт, который в своё время позиционировался как усовершенствованная версия 2G - его называли 2.5G. Работает по протоколу GPRS - улучшенной версии протокола GSM.

Это, безусловно, самый медленный вид связи из всех описанных, так как максимальная скорость его не превышает 200 Кбит/с. Страница обычного сайта без большого количества изображений и других медиаэлементов будет загружаться в этом режиме около минуты. Зато подключиться к такой сети иногда удаётся там, где недоступны 3G и 4G.

E (или EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution)

EDGE - это ещё не 3G, но уже ближе к нему. Второе название этого варианта - 2.75G. Этот прокол появился после G. Он способен обеспечить максимальную скорость около 300–400 Кбит/с.

Видео: сравнение скорости 3G и 4G соединений

Самый быстрый интернет в наши дни доступен по соединению 4G+ или 4G . Второй по скорости вариант - 3G+ и H+, затем H и 3G. Самые медленные варианты, работающие чуть-чуть быстрее обычного 2G-протокола, - G и E. При этом зона покрытия интернета, использующего самую современную технологию, относительно невелика, а поймать сеть 3G, G или E можно в большинстве населённых пунктов страны.

27.10.2015

В предыдущей статье мы уже рассматривали стандарты третьего поколения под общим названием . Однако, быстрыми темпами распространяется связь уже четвёртого поколения - 4G. О основным стандартом в 4G на данный момент является LTE. Строго говоря, LTE не был первым стандартом четвёртого поколения, первым широкораспространённым был стандарт WiMAX. В нём работала первое время 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 теоритические 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 сторорону поочерёдно, при этом приоритет имеет всё таки загрузка. В целом FDD LTE предпочтительне, 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-диапазоноы 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.

Приведём список частотных диапазонов сетей 4G LTE в России операторов "большой пятёрки". Существуют также региональные сети 4G LTE местных операторов, работающийх в других частотных диапазонах, однако в рамках данной статьи их рассмотрение не обязательно.

Самым главным критерием, который особенно интересует абонентов, т.е. пользователей сетей 4G LTE, является скорость передачи данных. А скорость прежде всего зависит от ширины частотного диапазона того или иного оператора, а так же типа дуплекса, используемого в сети. Например, для канала в 10 МГц скорость 4G LTE будет равняться 75 Мбит/с. Именно с такой номинальной скоростью работают сети LTE FDD (band 7) операторов Теле2, МТС и . А что же Мегафон? А Мегафон может позволить себе больше. Т.к. несколько лет назад произошло слияние, а точнее поглощение Мегафоном Йоты, то сейчас Мегафон имеет лицензии и на частоты Yota, соответственно максимальная ширина канала может достигать 40 МГц в частотном диапазоне 2600 МГц (band 7), что в теории даёт целых 300 Мбит/с! Но в основном сеть Мегафон 4G работат в канале 15-20 МГц, что даёт скорость загрузки 100-150 Мбит/с. Ведь и для Йоты надо что-то оставить.

LTE-Advanced, или 4G+

Следующим этапом развития сетей 4G LTE является стандарт LTE-A (LTE-Advanced). Некоторые операторы в целях маркетинга называют эту технологию 4G+, но это в корне некорректно. Т.е. фактически именно LTE-Advanced является настоящим 4G. Скорости передачи данных в сети LTE-A в значительной степени превышают обычный LTE. Главной особенностью LTE-Advanced является агрегация частотных диапазонов. Абонентское устройство с поддержкой LTE-A суммирует каналы передачи данных в разных частотных диапазонах, доступных оператору. Например, объединяя несколько частотных диапазонов в полосе 2600 МГц получает канал в 40 МГц, что даёт скорость в сети LTE-Advanced 300 Мбит/с. Но это далеко не предел. Если добавить сюда ещё 20 МГц из полосы 1800 МГц, что получится канал 60 МГц (band 7 + band 3), а это уже 450 Мбит/с! В прочем, это теоритические или стендовые скорости. В реальности они конечно значительно меньше, но тем не менее беспроводная технология LTE-Advanced вполне приближается к проводным скоростям.

Стоит отметить, что агрерировать разные каналы в разных частотных диапазонах могут все операторы при наличии соответствующих лицензий и сетевой инфраструктуры. Главной задачей является расширение частотного диапазона. Чем он шире, чем выше максимальная скорость, т.е. пропускная способность сети. Но и конечно должно быть абонентское оборудование, поддерживающее LTE-Advanced.

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. Зачастую возможно подключить 4G интернет даже там, где покрытие сетей LTE отсутствует. Для этого используются специальные , 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 определят тип сигнала, замерят его параметры, подберут соответствующее оборудование для обеспечения быстрого и стабильного выхода в Интернет через сеть 4G LTE.

3G(UMTS) сети сами по себе уже являлись довольно продвинутой технологии и их поздние версии 3,75G с поддержкой технологий HSPA+ были фактически предтечей нового вида связи четвертого поколения 4G. В конечном итоге основным стандартом 4G стала связь LTE, которая затем была усовершенствована до LTE advanced. Для LTE advanced были озвучены следующие требования: стандарт скорости для движущихся объектов более 100 Мбит/с, для стационарных более 1Гбит/с. В отличие от своих предшественников благодаря новому радиомодулю LTE поддерживает уже не 2-3 основных частоты, а целую частотную полосу от 1,4Мгц до 20МГц. Каналы стали более широкополосными, а новые типы модуляции сигнала и протокол передачи данных который стал полностью цифровым (включая голос) обеспечили более высокую скорость.

Сравнительная таблица GPRS, 3G, 4G сетей

Для оборудования 4G сетей выделено около 70 стандартных диапазонов частот, так называемых BAND.

Используемые в России.

3 в диапазоне 1800 МГц FDD; 7 в диапазоне 2600 МГц FDD; 20 в диапазоне 800 МГц FDD;

31 в диапазоне 450 МГц FDD; 38 в диапазоне 2600 МГц TDD.

Таблица BAND используемых сотовыми операторами в России

Обозначения FDD и TDD обозначают виды обработки сигнала FDD это Frequency Division Duplex (частотный разнос входящего и исходящего канала), TDD - Time Division Duplex (временной разнос входящего и исходящего канала). В данном случае если мы имеем ширину канала в 20 МГц в FDD LTE, часть диапазона частот (15 МГц) отдаётся для приема, а часть (5 МГц) для передачи сигнала. Каналы не пересекаются по частотам и обеспечивается стабильная загрузка и выгрузка данных. TDD LTE полностью отдаёт полосу на прием и передачу, но данные передаются поочередно, при этом больший приоритет получает прием данных.

По статистике самый распространённый LTE диапазон в нашей стране 1800 МГц и потому следует покупать репитер 4G сигнала именно на эту частоту.

Категории 4G LTE

Так как диапазон используемых частот достаточно велик, и практически каждый год придумываются усовершенствования для приемного и передающего оборудования (новые типы модуляции, поддержка агрегации частот и многое другое), для стандартизации оборудования были введены специальные категории. Суть этих категорий достаточно проста - выше категория, значит выше скорость приема и передачи. Наиболее широко используемыми на сегодняшний день являются категории CAT3-CAT4. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (DownLink) может составлять 150 Мбит/секунду, на передачу (UpLink) - 50 Мбит/с. Для обычного пользователя знание категории оборудования LTE на данный момент весьма немаловажный фактор, т.к. многие новые устройства (те же мобильные телефоны или роутеры) аппаратно могут просто не поддерживать необходимую скорость обмена данными. На сегодняшний день в большинстве новых моделей телефонов, модемов и роутеров поддерживающих стандарт LTE обычно указывают номер категории. Оговоримся что на сегодняшний день устройства 5-6 категории только начинают появляться на рынке. Хотя на самом деле категорий уже 16 и они еще будут добавляться приведем здесь таблицу для 14 основных категорий.

Как видно из таблицы начиная с категории 6 (cat.6) устройства уже имеют новый стандарт LTE-A (Advanced). LTE-A это практически тот же самый LTE поддерживающий так называемую агрегацию частот. Агрегация частот позволяет смартфону, роутеру, модему работать сразу на нескольких частотах одновременно этим самым расширяя канал приема и передачи информации. В данном случае устройство подключается сразу к нескольким BAND-ам которые обслуживает оператор. Соответственно это будет возможно если роутер или телефон аппаратно поддерживает стандарт LTE-A.

Так что на сегодняшний день, теоретическая скорость интернета в сетях 4G LTE от 1Gb и выше ограничивается в основном выпускаемым оборудованием, т.е. производителям еще только предстоит догнать существующие стандарты... А на подходе уже 5G, но об этом мы поговорим немного позже.

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

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

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

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

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

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

В чем отличие 3G от 4G?

Звонки

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

Интернет

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

Быстрее — значит дороже. Так?

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

Почему мне важно понимать различия 4G от 3G?

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

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

А знаете ли вы, что…

Напоследок, несколько интересных фактов о 4G.

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