25 февраля компания МегаФон запустила сеть LTE-Advanced в Москве, в очередной раз подтвердив свое лидерство в области мобильного интернета. На этот раз не только в России: на момент запуска эта сеть LTE высшей категории (Cat.6) является самой быстрой коммерческой сетью LTE в мире.

Скорость лишней не бывает

Стандарт LTE-Advanced Cat.6 обеспечивает скорость передачи до 300 Мбит/с. Теоретически. Но в сети столичного Мегафона практические результаты оказались близки к максимально достижимым, замеры скорости после запуска демонстрировали уверенные 250 Мбит/с «с хвостиком». С хорошим «хвостиком», интересующиеся видели 271 Мбит/с на экране со спидтестом.

Чудеса суперсовременных технологий ради демонстрации самих технологий? Нет, конечно. Мобильное будущее, которое просто наступило чуть раньше в МегаФоне, и потому кажется чудом.

  • Фантастические скорости . LTE-Advanced запускают не ради гонки, это не Формула-1. Скачать фильм в HD-качестве за полторы минуты приятно, но это не главное. Главное – это свобода почти мгновенно получать и отправлять информацию любых объемов из любого места. Это тот случай, когда технология может поменять стиль работы и жизни.
  • Жизнь без «периферии» . Ридеры, переходники, переносные жесткие диски – постоянные спутники владельца больших файлов, которые нужны здесь и сейчас. Ситуации, когда презентация “чего-нибудь” откладывается из-за забытой дома или в такси флешки рано или поздно случаются со всеми. С 4G всё нужное живёт в облаке, доступно везде и всегда и доступно быстро. А с 4G+ (так «окрестили» LTE-Advanced) это даже быстрее, чем внешний жесткий диск, который становится лишним промежуточным звеном.

  • Свобода от кабеля . В «трудовые будни» серьезной организации LTE-Advanced вписывается идеально. Особенно при переезде. Никакой волокиты с провайдером (его еще нужно найти), никаких рабочих с перфоратором и монтажников с бухтой кабеля. Роутер MegaFon Space R300-1 на полку – и 32 сотрудника фирмы пользуются отличным быстрым интернетом по Wi-Fi. А с учетом безумных цен на проводной интернет в бизнес-центрах, такой роутер окажется еще и заметно дешевле.

В «трудовые будни» серьезной организации LTE-Advanced вписывается идеально. Особенно при переезде. Никакой волокиты с провайдером (его еще нужно найти), никаких рабочих с перфоратором и монтажников с бухтой кабеля. Роутер MegaFon Space R300-1 на полку – и 32 сотрудника фирмы пользуются отличным быстрым интернетом по Wi-Fi. А с учетом безумных цен на проводной интернет в бизнес-центрах, такой роутер окажется еще и заметно дешевле.

Технологии

Чем LTE-Advanced отличается от «просто» LTE, откуда такие скорости и почему он называется «Advanced»? Этот самый современный стандарт позволяет объединять отдельные полосы частот в общую цифровую «магистраль», обеспечивая многократное увеличение пропускной способности сети. Это как несколько местных дорог, объединенных в скоростное шоссе: при той же суммарной ширине проезжей части машины едут в несколько раз быстрее.

Особенно важно для России, где большинство частот занято военными и государственными ведомствами. А сотовым операторам достаётся мелкая «лапша» из узких полосок в разных диапазонах, еще и отличающихся в разных регионах нашей «необъятной Родины». LTE-Advanced позволяет всё это разношерстное хозяйство объединить. Для мобильной передачи данных это не эволюция, а революция без всяких преувеличений.

Оборудование

Технология новая, и производители не всегда успевают «подтянуться». На сегодня в полной мере воспользоваться благами LTE Advanced можно только со стационарным роутером MegaFon Space R300-1, изготовленным корпорацией Huawei по заказу МегаФона. Тот самый роутер, который легко обеспечит качественным интернет-подключением всех работников офиса. У этого профессионального роутера есть даже гнёзда для кабельного подключения компьютеров, если это еще кому-нибудь понадобится.


Уже летом этого года в салонах МегаФон появятся модемы и мобильные роутеры LTE Advanced Cat.6, ближе к осени - планшеты и смартфоны. В мире технологий всё быстро меняется. Я еще помню стопки дискет, а нынешняя молодежь будет смотреть фильмы напрямую из «облака» через LTE Advanced и искать слово «флешка» в Википедии.

Ссылки по теме

Перемены, аналогичные революции в мобильной связи, изменяют все. Так, они уже давно поспособствовали тому, чтобы прежнее определение сети, звучащее как «соединение компьютеров и серверов с помощью кабелей» стало неактуальным. Никакого чуда в этом нет: число людей, подключающихся к сети через смартфон, постоянно растет, что отражается на неограниченном расширении сетей мобильной связи. Стандарт 5G является отдаленной целью отрасли, которая в прошлом году уведомила о разработке плана по созданию подобной беспроводной супер-сети: начиная с 2020 года она будет развертываться по всему миру и, отталкиваясь от производительности и числа абонентов, оттеснит проводной Интернет «на обочину».

Однако развитие уже существующих сетей не застопорится: поставщик сетевого оборудования Cisco определил, что только в 2015 году трафик в мобильном Интернете увеличился на 74 %. И до 2020 года подобный рост будет наблюдаться каждый год. Причина тому - пользователи, которые не только «серфят» в Интернете, но и обращаются к сервисам с большим объемом передаваемых данных, например, потокам видеоданных. Чтобы они смогли это делать, технология быстрой радиосвязи LTE предоставляет в распоряжение диапазоны частот «по ту сторону» DSL.

Le Max Pro - первый смартфон, оснащенный флагманским процессором Qualcomm Snapdragon 820 с модемом X12

Загрузка со скоростью 1000 Мбит/с

В то время как федеральное правительство планирует к 2018 году обеспечить каждый дом широкополосным кабельным соединением со скоростью 50 Мбит/с, глава Vodafone (провайдера мобильной связи) мечтает, что уже в 2017 году его компания станет «гигабитной». Подобные мечты воплотятся в реальность благодаря следующей стадии развития технологии LTE, которую консорциум по стандартизации (3GPP) одобрит в марте этого года: за применяемым в настоящее время стандартом LTE Advanced последует LTE Advanced Pro.


В процессор Exynos смартфона Samsung Galaxy S7 встроен модем, увеличивающий скорость в сети LTE вдвое

Сокращение «Pro» обещает больше, чем просто гигабитную скорость. В качестве переходного этапа к 5G данный стандарт поглотит предыдущие стандарты радиосвязи, такие как GSM, вмешается в технологию беспроводных сетей, частично вытеснит старые и заполнит новые области применения, например, автоматизированное вождение. Для клиентов, провайдеров и поставщиков оборудования это означает, что тот, кто воздержится от активных действий, очень быстро станет аутсайдером.

Революция начинается с модема

Первое впечатление от LTE Advanced Pro многие покупатели смартфонов скоро получат в форме Samsung Galaxy S7. Компания Samsung в последние годы уже приучила пользователей к тому, что в ее флагманских моделях применяются самые современные технологии. Модель S7 в зависимости от региона комплектуется различными процессорами: либо Qualcomm Snapdragon 820, либо Samsung Exynos 8890.

Глоссарий технологии LTE

> Квадратурная амплитудная модуляция (QAM): этот параметр определяет число одновременно передаваемых битов, например, 256 QAM = 8 бит, 64 QAM = 6 бит и 16 QAM = 4 бит.

> MIMO: одновременная отправка и получение данных несколькими антеннами. Чем больше соотношение (например, 4×4), тем выше общая итоговая скорость передачи данных.

> LTE-U/LAA-LTE: LTE дополнительно отправляет данные на частотах беспроводной сети в диапазоне 5 ГГц.

> LWA: LTE-модем и WLAN-маршрутизатор совмещают передачу данных.

Оба процессора оснащены собственным интегрированным LTE-модемом, который предвосхищает основные инновации LTE Advanced Pro. Обзор функций нового модема Qualcomm-X12 показывает, что ожидает клиентов. Это относится не только к моделям Galaxy, а почти ко всем смартфонам: процессоры Qualcomm встроены лишь в треть всех существующих мобильников, однако доступ в Интернет почти у всех смартфонов (включая iPhone) осуществляется через модемы Qualcomm.

Современный iPhone 6s практически исчерпал возможности LTE-сети. Его уже не очень новый модем X7 достигает скорости 300 Мбит/с при загрузке информации из Интернета и 50 Мбит/с при закачке. Модель X12 обещает максимальную скорость в два и даже три раза выше, а именно 600 и 150 Мбит/с.

Предпосылками к подобному увеличению скорости является целый ряд инноваций. Во-первых, следует отметить, что технология LTE использует т. н. «квадратурную амплитудную модуляцию» (QAM), которая позволяет кодировать в каждом сигнале несколько бит одновременно. Таким образом, первой инновацией является улучшенная модуляция, которая накладывается на несущий сигнал. Современная LTE-сеть использует для выгрузки параметр QAM 16; это означает, что каждой несущей передаются 4 бита. Для входящего канала действует QAM 64, что соответствует 6 битам. Так работает модем iPhones 6s. Модель X12 в Samsung Galaxy S7 «трудится» больше: он отправляет через QAM 64 и принимает данные через QAM 256, при этом на одну несущую приходится 8 бит. Благодаря этому X12 при той же полосе пропускания загружает на треть больше данных.

Кроме того, X12 может использовать увеличенную полосу пропускания по сравнению с X7 в iPhone. С момента внедрения LTE Advanced смартфоны смогут одновременно отправлять и получать данные на нескольких диапазонах частот. Данная технология называется «агрегацией несущих частот» (Carrier Aggregation). Модем X7 в iPhone для входящего канала может объединять не более двух диапазонов частот, каждый из которых охватывает 20 МГц; это обеспечивает скорость от 150 Мбит/с. У X12 благодаря улучшенному параметру QAM скорость может достигать 200 Мбит/с; он также может объединять три диапазона частот.


Передача данных на частотах беспроводных сетей

Скорость загрузки данных для диапазона 20 МГц
> Модем Х7: 64 QAM (6 бит) без MIMO = 150 Мбит/с
> Модем Х12: 256 QAM (8 бит) с 2х2 MIMO = 400 Мбит/с

Наряду с исчерпанием возможностей LTE Advanced, модем X12 также включает в себя функции для грядущего расширения «Pro». К ним относятся технологии LTE-U (действует для США) и LAA-LTE (действует для Европы). Оба сокращения представляют идею переноса сети LTE в диапазон 5 ГГц, которая, к сожалению, уже занята беспроводными маршрутизаторами. В целом в распоряжении провайдеров мобильной связи находится 19 диапазонов частот шириной 20 МГц каждый, которые они могут использовать по своему усмотрению. В отличие от обычных, разрешенных для LTE диапазонов, они не должны приобретаться за большие деньги. Европейская система LAA-LTE не создает предпосылок для помех, так как действует по принципу «прослушивания перед передачей» (Listen before Talk): отправка данных осуществляется только в паузы беспроводной сети.

Технология задумана как ускоритель загрузки, который должен, прежде всего, улучшить прием в зданиях с помощью т.н. «малых ячеек» (Small Cells). В конце 2015 года компании Qualcomm и Deutsche Telekom успешно завершили полевые испытания технологии LAA-LTE. Бруно Якобфойерборн, технический директор Telekom, оценивает LAA- LTE как «ключевую технологию». X12 доминирует только в американском варианте LTE-U, однако Qualcomm анонсировала появление в 2016 году модема X16, который будет поддерживать технологию LAA-LTE.

Технологии LTE и WLAN должны непосредственно взаимодействовать. Эта идея включена в следующую инновацию X12: стандарт LTE + Wi-Fi Link Aggregation (LWA) предоставит возможность одновременной передачи данных через WLAN и LTE, если смартфоны зарегистрированы в обеих сетях. LTE-передатчик, наряду с непосредственной передачей данных на смартфон, создает беспроводное соединение через маршрутизатор, который также соединяется со смартфоном. Косвенная передача данных через маршрутизатор действует, в принципе, аналогично VPN-туннелю - посредством сигнала LTE.


Новая технология для LTE Advanced Pro

Однако грядущий стандарт LTE Advanced Pro выходит за рамки того, что может предложить модем X12. Он расширяет возможности объединения каналов с 5 разрешенных диапазонов частот в LTE Advanced до максимального значения 32, то есть «утоляет частотный голод». Взгляд на будущее распределение каналов показывает, что, начиная с 2017 года, абонент сможет использовать гораздо больше, чем пять диапазонов. В этом случае диапазон 700 МГц будет переадресован с DVB-T на LTE. Для этого наряду с LAA-LTE существуют дополнительные функции: Vodafone и Telekom зарезервировали для себя по одному блоку 20 МГц во всем диапазоне 1500 МГц. В этом диапазоне действует ограничение: в нем можно либо скачивать, либо выгружать данные, одновременно это делать нельзя.

Еще больше возможностей будет предоставлено, если операторы отключат технологию 2G GSM в диапазоне 900 МГц. Для России это звучит пока неправдоподобно, но швейцарский лидер рынка, компания Swisscom, намеревается отключить технологию GSM в конце 2020 года. Неутолимый «голод» LTE требует новых жертв.

Тестовые стройства (размером с ящик) демонстрируют сложность интеграции гигабитной LTE с MIMO в мобильные телефоны

Больше MIMO в мобильной связи

Благодаря технологии с использованием нескольких антенн (MIMO) можно увеличить скорость передачи данных в сетях LTE. Технология MIMO в настоящее время применяется в большинстве беспроводных маршрутизаторов. Идея состоит в передаче двух сигналов на одинаковых частотах антеннами, разнесенными в пространстве. На небольшом расстоянии (в квартире) эти сигналы поступают в приемник со смещением и не накладываются друг на друга. Однако мобильная связь обладает большей дальностью действия, которая нивелирует незначительные пространственные различия между передающими антеннами. Поэтому в LTE на каждый сигнал применяется иная поляризация (см. следующую страницу). Для этого антенны должны быть расположены под разными углами, что пока еще нельзя найти ни в одном смартфоне.

Еще одна новинка технологии Pro, отсылающая нас к будущему, действует под названием 3D- или FD-MIMO (Full Dimensional). В наше время недостатком LTE является быстрое падение скорости передачи данных, если несколько оконечных устройств обращаются к одной и той же радиомачте. Технология FD-MIMO обеспечивает возможность многократного увеличения количества антенн на каждой мачте, так как участники благодаря направленной радиосвязи принимают другой, пространственно разделенный сигнал. Таким образом, одна мачта на каждой частоте может обслуживать больше конечных устройств. При этом сигнал «выравнивается» по вертикали и по горизонтали, что обеспечивает лучший прием, особенно в центре городов с высотными зданиями.

На первом этапе для FD-MIMO запланировано 16 антенн, на следующей стадии строительства – 64. Соответственно, одна LTE-мачта может обслуживать большее число абонентов без того, чтобы они страдали от снижения скорости передачи данных. Если взглянуть на полевые испытания крупных игроков на рынке оборудования (Ericsson, Nokia, Huawei), становится ясно, что в них еще не используется технология FD-MIMO.

Скорость передачи данных 1 Гбит/с достигается у них благодаря агрегации каналов, 256 QAM и 4×4 MIMO. Среди европейских провайдеров наиболее активно форсирует переход на новую технологию компания Vodafone.

«Умные» автомобили и датчики с LTE

Консорциум по стандартизации 3GPP расширил технологию LTE не только на Advanced Pro. Одновременно беспроводная связь должна быть пригодной для «Интернета вещей», т. е. самостоятельной коммуникации между устройствами. Для этого LTE расширяется на два дополнительных стандарта, которые отличаются не повышенной, а пониженной скоростью передачи данных и тем самым - уменьшенным энергопотреблением. LTE-M отправляет данные в узком диапазоне частот (1,4 МГц) и достигает максимальной скорости 1 Мбит/с.

Еще меньший диапазон, а именно 200 кГц, требуется для «узкополосного «Интернета вещей» (NB-IoT, Narrowband Internet of Things), скорость передачи данных в котором составляет всего несколько кбит/с. Благодаря этому технология LTE превращается из супер-связи в универсальную структуру, которая в будущем сможет объединить в большую сеть все устройства, которые способны «общаться без проводов».


Базовая станция для сетей 5G. На примере прототипа Ultra Node телекоммуникационный гигант Huawei
демонстрирует, как могут выглядеть радиомачты мобильных сетей 5G.

Турбо-скорость связи в «Интернете вещей»

Первое полевое испытание системы NB-IoT компания Deutsche Telekom провела в сентябре прошлого года на оборудовании компании Huawei. При этом эксплуатировалась система парковки с применением этой беспроводной технологии. Компания Vodafone протестировала систему NB-IoT в декабре. При этом речь шла об эксплуатации счетчиков воды. В обоих случаях обновления ПО базовой станции было достаточно для интеграции NB-IoT в сеть мобильной связи. Для компаний-участников речь идет о гигантском бизнесе. В масштабах мирового рынка до 2020 года они насчитали свыше 500 млрд. евро только для объединения в сеть наших инфраструктур: от автоматизированного вождения и интеллектуального промышленного производства до датчиков, измеряющих параметры окружающей среды в центрах городов.

При коммуникации между автомобилями технология беспроводной связи зарекомендовала себя в форме 802.11p. Преимущества 802.11p состоят в малом времени отклика и создании самоорганизующихся ad-hoc-сетей между автомобилями. Эти способности важны в случае возникновения затруднений, например, аварии или пробки, о чем должны быть предупреждены другие участники движения.


Однако сеть 802.11p работает на частоте 5,9 ГГц и обладает малым радиусом действия. Этот также делает необходимой интеграцию автомобиля в сеть мобильной связи. В настоящее время проводятся проверки возможности комбинирования обоих решений, основанных на LTE.

Первые полевые испытания на базе модели А9 были проведены в ноябре компанией Deutsche Telekom совместно с Nokia, Continental и Институтом интегральных схем общества Фраунгофера. Решающим результатом стало то, что сигнал мог быть передан между автомобилями в течение 20 миллисекунд. В течение этого времени автомобиль проезжает около метра. Этого малого времени отклика достаточно для большинства сценариев аварий. Кажется, что технология LTE могла бы быстро расширить свой потенциал в качестве универсальной радиосвязи.

ФОТО: компании-производители; Jan Jirous/Shutterstock; Legion-Media; Dan Steinberg/Invision for Letv/AP Photo

Внешний модем Zyxel 4G+ LTE-Advanced ZyXEL LTE7460-M608 хорошо подходит для предоставления интернет-доступа в пригородах и общественных местах, в домах и офисах. Используя его, вы с минимальными усилиями получите все преимущества технологии 4G+ LTE-Advanced.

● Современная технология связи

Наружный маршрутизатор Zyxel LTE7460-M608 4G LTE-A Series использует 3GPP release 1 0, category 6 — лучшую на сегодняшний день версию технологии LTE, обеспечивающую скорость передачи данных до 300/50 Mbps (DL/UL) с применением механизма Carrier Aggregation Approbation. Кроме того, он поддерживает сети 3G/2G с новейшей технологией Dual Carrier HSPA+ (DC -HSPA+), позволяющей развить скорость передачи данных до 42/5.76 Mbps (DL/UL). С его помощью вы получите сверхбыстрый и гибкий беспроводной выход в Интернет везде, где работает мобильная сеть LTE/3G/2G.

● Простая установка

Устройство подключается по технологии питания PoE. Уличный модуль можно установить можно закрепить на фасаде или кронштейне спутниковой тарелки. При установке не требуется использовать дополнительные утилиты или драйвера. Благодаря индикаторам сигнала пользовател ь может быстро находить выгодное положение модуля направленной антенны для лучшей работы интернета.

IP маршрутизация:

  • Поддержка IPv4/IPv6 (NDP IPv6)
  • DHCP клиент/сервер
  • Поддержка ICMP
  • Поддержка режимов Bridge/Router
  • Виртуальная частная сеть (VPN)

Трансляция сетевых адресов (NAT)

  • Поддержка NAT/NAPT
  • Поддержка DMZ
  • Поддержка port forwarding
  • Поддержка ALG
  • Поддержка DDNS

IP Firewall

  • Защита от DoS атак
  • Поддержка SPI

Обслуживание и настройка

  • Поддержка локального/удаленного Web управления and обновление ПО через Web
  • Поддержка TR069 and TR069 дистанционного обновление ПО
  • Сервис SMS
  • Управление APN/PIN
  • Управление PIN/PUK
  • Выбор провайдера
  • Выбор типа сети
  • Выбор диапазонов LTE (только Cat.4)

LTE Interface

  • Международный стандарт: 3GPP Release10 Category 6
  • Поддержка частот:Band LTE 1/3/7/8/20/38/40, LTE TDD 2300/2600 MHz, LTE FDD 2600/2100/1800/900/800 MHz
  • Агрегация частот: B1+B1, B1+B8, B1+B20, B3+B3, B3+B7, B3+B8, B3+B20, B7+B7, B7+B8, B7+B20, B38+B38, B40+B40
  • FDD LTE: 300 Mbps DL при 40 MHz (CA) / 50 Mbps UL при 20 MHz
  • TDD LT: 224 Mbps DL при 40 MHz (CA) / 10 Mbps UL при 20 MHz

UMTS/EDGE/GPRS/GSM

  • Стандарты: WCDMA Rel’99 and Rel’10 DC-HSPA+; GSM/GPRS/EGPRS Rel’99
  • Поддерживаемые частоты: DC-A+/UMTS band 1/8, EDGE/GPRS/GSM band 2/3/5/8
  • DC-HSPA+ downlink data rate до 42 Mbps
  • HSUPA uplink data rate до 5.76 Mbps
  • UMTS data rate до 384 kbps
  • EDGE data rate до 236.8 kbps
  • GPRS data rate до 85.6 kbps

Антенна

  • 2 направленные широкополосные антенны по 7 dBi

Питание

  • Стандартный 802.3 af power over Ethernet (PoE)

Физические разщмеры

Всего несколько лет назад технология LTE (Long Term Evolution) была диковинкой, доступной лишь в единичных, наиболее продвинутых, странах. Сегодня ей пользуется большая часть мира, включая Россию, и мы уже начинаем привыкать к возможности спокойно смотреть онлайновое видео в дороге. Но прогресс не стоит на месте. Заглянем за горизонт и представим, каким будет мобильный интернет в ближайшем будущем. Что придет на смену LTE?

Наши помощники

В поиске истины мы были не одни. Проект подготовлен при поддержке технических специалистов компании «ВымпелКом » («Билайн»), которые помогли нам найти необходимую информацию и предоставили интересные факты. Спасибо, ребята. А теперь – ныряем в будущее, начав с недавнего прошлого.

1. Зарождение LTE

Технологии развиваются стремительными темпами, причем в совершенно разных областях человеческой деятельности: в медицине, потребительской электронике, энергетике и, конечно же, в мобильных телекоммуникациях. Сегодня смотреть видео в YouTube на своем смартфоне, находясь где-то посреди города, а то и на даче, и используя для этого мобильную сеть, - вполне нормально и привычно. А ведь какие-то 10 лет назад о такой роскоши мало кто мог мечтать даже на проводном домашнем Интернете. Получить среднюю скорость по воздуху в 5–10 Мбит/с - да легко! Но те же 10 лет назад иметь доступ в Интернет на скорости 256–512 Кбит (в 20 раз меньше) в домашних условиях - это было роскошью, доступной единицам. О мобильном интернете того времени и вспоминать не хочется.

Россия стала одной из первых стран, где стараниями Yota была запущена коммерческая LTE-сеть. Это случилось в 2011 году, но тогда работало всего 11 базовых станций в окрестностях Москвы, и о каком-то массовом внедрении технологии говорить было рано. Количество смартфонов с поддержкой LTE на российском рынке тогда стремилось к нулю. А вот в 2014 году состоялся уже полномасштабный запуск мобильных сетей четвертого поколения с участием операторов Большой тройки. Даже в сравнении с весьма шустрым 3G и HSPA+, новая технология продемонстрировала чудеса скорости, и, казалось бы, большего и не надо. Тем не менее уже сейчас происходит разработка и планомерное внедрение еще более продвинутых мобильных технологий, о которых и поговорим ниже.

2. Ближайшее будущее. LTE-Advanced

Как-то мы привыкли воспринимать LTE в качестве 4G-стандарта, то есть это якобы мобильные сети четвертого поколения, что не совсем правда. Виной тому реклама. На самом деле по своим скоростным характеристикам данный стандарт не дотягивает до технических требований, которые консорциум 3GPP и Международный союз электросвязи (МСЭ, ITU) приняли для нового поколения сотовой связи. Но внушительное маркетинговое давление и улучшения, которые внесли HSPA+, LTE и уже забытая WiMAX вынудили МСЭ дать разрешение на маркировку упомянутых технологий как 4G (да-да HSPA+ - это тоже 4G). Но все-таки правильней LTE было бы называть поколением 3,5G, а вот LTE-Advanced уже полноценно удовлетворяет требованиям ответственных организаций и действительно является стандартом 4G. Но чтобы не было путаницы, его называют True 4G (Настоящий 4G) и именно эта технология в самое ближайшее время массово придет на смену LTE.

Для начала, давайте рассмотрим скоростные характеристики LTE-Advanced в сравнении с LTE. Последняя в радиоусловиях, близких к идеальным, позволяет достигать пиковых скоростей в 150 Мбит/с, на практике в городских условиях это почти всегда до 50 Мбит/с , что тоже круто. К сожалению, пиковая скорость для LTE весьма редкое явление в нашем мире, и чем больше будет количество абонентов в сети, тем дальше реальные скорости будут от пиковых. В свою очередь скорость загрузки данных в сети LTE-Advanced может достигать в пике и 1 Гбит/с (во время демонстрационных испытаний достигалась реальная скорость в 450 Мбит/с), хотя в реальности не стоит рассчитывать более чем на 100 Мбит/с, да больше пока и не надо.

Важнее тот факт, что рассматриваемая технология позволяет более эффективно использовать сотовую сеть и оперативно наращивать ее пропускную способность массой способов, включая применение фемтосот и пикосот. То есть, операторы смогут легко и довольно быстро улучшить качество работы своих сетей, используя уже существующие мощности и дополняя их недорогими базовыми станциями. Все оборудование уже доступно и досконально изучено.

Технически LTE-Advanced нельзя назвать чем-то совершенно новым, так как, по сути, в этой инициативе объединено несколько технологий, доступных на рынке уже несколько лет:

  • Carrier Aggregation - объединение несущих.
  • Coordinated Multipoint позволяет устройству подключаться одновременно к нескольким базовым станциям и повышать скорость передачи за счет скачивания или загрузки данных в несколько потоков.
  • Enhanced MIMO - использование нескольких приемных и нескольких передающих антенн. В данном случае это поддержка MIMO 8×8 в нисходящем канале (от базовой станции к мобильным станциям) и MIMO 4×4 в восходящем канале (от мобильной станции к базовой станции).
  • Relay Nodes - поддержка узлов ретрансляции. Они позволяют эффективно закрыть «дырки» в покрытии и улучшить радиоусловия для пользователей, находящихся на границах соты.

Все вместе эти технологии позволяют повысить скорость мобильного интернета, улучшить стабильность соединения и, вообще, сделать работу в Сети значительно комфортнее, включая условия, когда вы перемещаетесь на большой скорости (например, в автомобиле, автобусе или в поезде). Последний нюанс является очень серьезным ограничением для 3G-сетей, так как сильно снижает качество связи. Кроме того, LTE-Advanced обеспечивает минимальные задержки при передаче пакетов, вплоть до 5 мс . То есть вы можете через мобильную сеть комфортно играть в онлайновые игры.

Что касается передачи голоса, то, как и в случае с LTE, есть возможность работать в режиме VoIP или параллельно использовать для этого сети 2G/3G. Именно последний вариант прижился в России, хотя ведутся работы для перехода на более продвинутый VoLTE (то есть VoIP).

Основная причина для быстрого внедрения LTE-Advanced - это возможность использования существующих сетей и оборудования для развертывания True 4G. Более того, Yota первой в мире запустила эту технологию на коммерческой сети, что произошло еще в 2012 году. В работу было вовлечено 12 базовых станций, что, конечно, не смогло обеспечить пользователей преимуществами технологии. В феврале 2014 года МегаФон запустил сеть LTE-Advanced в пределах Садового кольца Москвы, объединив полосы в одном диапазоне, что хорошо влияет на увеличение максимально возможной скорости, но слабо отражается на опыте пользователя (эти максимальные скорости остаются доступными только в условных 30 метрах от БС). А в августе того же года оперативно сработал Билайн и запустил в Москве сеть LTE, объединяющую полосы из 2х диапазонов - Band 7 (2,6 ГГц) и Band 20 (800 МГц) - с максимальной скоростью до 115 Мбит/с в направлении к абоненту (это около 14 Мбайт/с - как дома на проводе). Объединение в один канал полос из высокого и низкого диапазонов является идеальным проявлением LTE-Advanced: позволяет сочетать высокие скорости с хорошим покрытием. Именно возможность объединения и одновременного использования нескольких частот лежит в основе рассматриваемой технологии. Сейчас на практике это возможно для 2 или 3 диапазонов, в будущем оператор сможет объединять все свои имеющиеся частоты для организации канала связи с одним абонентом.

Сети LTE-Advanced активно разворачиваются уже сегодня и их возможностей должно хватить надолго. Фактически задача операторов сейчас - не сбавлять темп, наращивать парк оборудования, повышать качество предоставляемых услуг и расширять покрытие своих сетей. При достаточно высокой плотности базовых станций LTE-Advanced вполне сможет заменить проводной домашний Интернет, и это дело ближайшего будущего.

Хотя, это будущее уже доступно в крупнейших городах России . В частности, вот как Билайн прокомментировал внедрение LTE-Advanced и развитие мобильных технологий в России в целом:

На сегодняшний день одна из технологий LTE-А – Carrier Aggregation (объединение несущих) доступна в сети Билайн на всей территории Москвы. И наши клиенты-обладатели смартфонов с поддержкой 4G+, уже активно ее используют. Однако LTE-A - это не только объединение частотных полос. Перспективы развития этого направления для нашей компании гораздо масштабнее! Наши сети уже сегодня готовы к запуску практически всех технологий, относящихся к LTE-A, осталось лишь дождаться появления на рынке абонентских устройств с их поддержкой.

Стоит заметить, что развитие этой технологии происходит параллельно с дальнейшим наращиванием мощности в сетях 3G и 4G. В 2014 году количество LTE-станций только в Москве увеличилось в 2,7 раза! Сеть 3G не только продолжает строиться, но и модернизируется. К примеру, DC-НSPA+ - это уже 42 Мбит/с, а не 3 или 7Мбит/с, как было несколько лет назад.

Если говорить о внедрении LTE в других регионах России , то ситуация несколько сложнее, чем в Москве, но компании работают и в этом направлении. Специалисты видят ситуацию следующим образом:

Как правило, распространение таких технологий зависит от двух важных факторов: наличие абонентских устройств, поддерживающих LTE-A российских частот, и непосредственно самих свободных частот. На данный момент российский рынок гаджетов не может похвастаться широкой линейкой смартфонов с поддержкой LTE-А, проще говоря, количество таких моделей можно пересчитать по пальцам. С другой стороны, есть и проблема наличия подходящих частот. Carrier Aggregation в идеальном виде - это объединение всех частот оператора. Однако частотами могут пользоваться военные и авиация. Поэтому запуск технологии LTE-A в других регионах зависит от мероприятий по освобождению частот. В настоящий момент технология работает на уже свободных частотах 800 диапазона в Москве.

К слову, само название технологии Long Term Evolution переводится как «Долговременная эволюция », так что стандарт изначально разрабатывался на годы вперед, но человек не стоит на месте, и рано или поздно придут новые технологии, которые изменят мир. О них поговорим ниже.

3. Следующий шаг, революционный

Следует ли нам ожидать в ближайшем будущем какого-то революционного прорыва в технологиях мобильной передачи данных? Например, отказа от традиционной архитектуры телеком-сетей, основы которой были заложены еще при разработке стандартов первых поколений (NMT, GSM)? Возможно, такой скачок произойдет после 2020 года с приходом мобильных сетей пятого поколения.

Пока об этом мало что известно, ведь сегодня мы наблюдаем лишь зарождение тех технологий, что лягут в основу будущего мобильного интернета. Даже официального стандарта 5G все еще не существует. Тем не менее, уже есть несколько направлений, в которых будут развиваться будущие мобильные сети. Их и обсудим.

Что нам даст 5G? В первую очередь - это очередной скачок в скорости обмена данными , как минимум, на порядок. Кроме того, снизятся задержки при обработке запросов и значительно увеличится емкость сети (большее количество подключений и увеличенный объем передачи данных даже в рамках одной базовой станции).

Второй важный момент - фокусирование на абоненте, а не на базовых станциях. Сегодня если человек видит слабый сигнал сети, то он пытается переместиться поближе к базовой станции, чтобы повысить качество связи. А при максимально хорошем сигнале и минимальной нагрузке на Сеть пользователь все равно не получит максимум возможной скорости, а лишь некий усредненный вариант. Все дело в ограничениях технологии, которая не предполагает индивидуализацию абонентов. В сетях 5G ожидается применение так называемых умных антенн, способных менять диаграмму направленности в зависимости от потребностей абонентов в конкретных условиях. При минимуме абонентов данные к ним будут направляться по узконаправленному каналу, что повысит скорость передачи данных.

Дальнейшее развитие получит и технология MIMO . Сейчас в сетях LTE в основном используются конфигурации 2×2, то есть две антенны на передачу данных на базовой станции и две на прием на абонентском устройстве. В сетях 5G их количество планируется значительно увеличить для повышения скорости обмена данными. Другой способ сделать это – увеличить ширину частотного канала. Поскольку в используемых сейчас диапазонах частот операторам уже “тесно” (даже 20 МГц непрерывного спектра – это роскошь), необходим переход в более высокие диапазоны – вплоть до миллиметровых волн (30 ГГц и выше). Правда нужно помнить, что с увеличением рабочей частоты из-за особенностей распространения радиоволн уменьшается дальность связи, что может наложить ряд ограничений (уменьшается размер соты). С другой стороны, совсем нет необходимости делать сплошное покрытие во всех диапазонах.

Естественно, новые мобильные сети - это не только банальное наращивание пропускной способности и скоростей, но и эффективное использование доступных ресурсов. Например, реализация концепции device-to-device (устройство-к-устроству). Знакома ситуация, когда люди находятся друг от друга на небольшом расстоянии, допустим, 10–20 метров, и при этом приходится общаться по телефону или же передавать данные через сотовую сеть. Упомянутая концепция предполагает взаимодействие устройств напрямую, а через Сеть будет проходить лишь тарификация вызовов, что сильно разгрузит базовые станции.

Безопасность для здоровья человека и энергетическая эффективность тоже являются важными элементами будущих сетей, но это уже детали.

Что из 5G мы уже имеем сегодня ? Огромную скорость передачи данных, которая пока достигается лишь в лабораторных условиях, но с этого начинались и все предшествующие стандарты. Так Samsung Electronics активно развивает собственный стандарт 5G, в рамках которого она добилась скорости передачи данных в 7,5 Гбит/с (940 МБ/сек) при стационарном соединении и 1,2 Гбит/с (150 МБ/с) в автомобиле, передвигающемся со скоростью 150 км/ч .

В мобильной сети пятого поколения корейская компания использует частоту 28 ГГц , причем данное направление она развивает уже несколько лет. Первая публичная демонстрация состоялась в 2013 году, и тогда Samsung показала результат беспроводной передачи данных в сети 5G на уровне 1 Гбит/с - это был рекорд, который сейчас ей же и превзойден в 7,5 раз.

Не отстает от азиатов и Европа, в частности, компания Ericsson уже разработала ряд технологий, которые будут востребованы в будущих мобильных сетях. Речь о 5G-LTE Dual Connectivity и 5G Multipoint Connectivity . Первая позволяет устройству устанавливать связь с сетями LTE и 5G в режиме разовой коммутации для реализации бесшовного перехода между ними. Это важно для поддержки разны частотных спектров и эффективной одновременной работы двух стандартов. Учитывая потенциально небольшой размер сот 5G, не стоит рассчитывать на глобальное покрытие такими сетями в первые несколько лет их существования. Вот тут и пригодятся возможности бесшовной работы двух стандартов одновременно.

Что касается 5G Multipoint Connectivity , то это уже одна из технологий только для нового стандарта. Она позволяет устройству подключаться одновременно к двум базовым станциям и повышать скорость передачи за счет скачивания данных в несколько потоков. Дело в том, что возможность наращивания мощности сетей за счет добавления разных типов базовых станций в случае с 5G будет использоваться еще более активно, чем в LTE-Advanced и 5G Multipoint Connectivity может стать ключевой технологией для повышения скорости обмена данными.

К сожалению, Samsung и Ericsson тянут одеяло каждый в свою сторону и используют разные технологии для передачи данных. У европейцев это базовые станции, работающие на частоте 15 ГГц . Пока Ericsson смогла добиться в лабораторных условиях пиковой скорости 5 Гбит/с в рабочей сети 5G.

А ведь есть еще китайская Huawei со своим собственным решением, но она пока по этому поводу не распространяется. В общем, в текущий момент мы вновь имеем несколько потенциальных стандартов 5G, которые в будущем могут лишь усложнить жизнь потребителями и производителям конечных устройств, если будут внедряться одновременно. С другой стороны, некоторые технологии нового поколения могут быть обкатаны на уже существующих сетях или же будут в них внедрены в ближайшем будущем. Более того, Россия тоже принимает в развитии 5G активное участие :

«ВымпелКом» на уровне группы компаний VimpelCom Ltd. активно участвует в формировании рекомендаций к стандартам сетей 5G в рамках NGMN и сотрудничает с основными поставщиками сетевого оборудования в этом направлении. О строительстве сетей 5G говорить еще преждевременно, так еще очень много открытых вопросов со стандартизацией. Но о внедрении в существующие сети элементов и механизмов, которые будут использоваться в сетях 5G, уже можно смело говорить. В частности, агрегация несущих из разных диапазонов и некоторые другие функции, которые будут являться основой сетей 5G, - это уже реальность для «ВымпелКома».
Комментарий специалистов Билайн

Но хотелось бы какой-то глобализации и в этом направлении работает глава Tesla и эксцентричный миллиардер сэр Ричард Брэнсон . Они друг другу конкуренты, причем разработка Маска выглядит более перспективной в рамках рассматриваемой темы.

4. Глобальный Интернет

Брэнсон и его проект OneWeb предполагает запуск 700 спутников на низкую орбиту (1200 км) для обеспечения Интернетом труднодоступных мест на планете и стран третьего мира, в которых проблематично развивать традиционные мобильные и оптоволоконные сети. В целом же речь идет о глобальном доступе в Сеть, который можно будет использовать и в дремучих джунглях Амазонки, и на высоте тысяч метров над уровнем моря в горах, и на борту любых самолетов. Если проект стартует удачно, то количество спутников может быть увеличено до 2400. Правда, о технологиях, которые будут использоваться для обмена данными, Брэнсон не упоминает, но и тянуть резину с проектом он не намерен. Так что это могут быть уже имеющиеся наработки LTE-Advanced. В текущий момент бюджет проекта определен на уровне $2 млрд .

В свою очередь Илон Маск никуда не спешит и заявляет, что его аналогичная затея стартует не ранее 2020 года, а вложить в нее он намерен не менее $10 млрд . Идея такая же - окутать планету сетью из находящихся на низкой орбите спутников, но глава Tesla и SpaseX сразу говорит о глобальном Интернете, а не о покрытии Сетью труднодоступных мест. Кроме того, основная цель проекта - это обеспечение связью будущего марсианского города и заработок денег на его развитие. Да, Маск на мелочи не разменивается. Если уж делать электрмобиль - то лучший в мире. Если создавать космические корабли, то сразу многоразовые и для путешествия на Марс.

Так вот, учитывая все сказанное выше, стоит рассчитывать на применение в спутниках Маска новейших телекоммуникационных технологий и вот они вполне могут стать основой для будущей глобальной Интернет-системы планеты.

Сегодня, когда мир стремится к глобализации, а Интернет виртуализирует многие процессы, еще совсем недавно доступные только в городах-миллионниках, этот вопрос [глобализации] особенно актуален. Технологии способны не только развивать бизнес и способствовать развитию общения. Их роль гораздо масштабнее. И одна из составляющих - социальная.

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.