Что такое связь 4G или долгожданная украинская мечта. Разбираемся в стандартах. Перспектива LTE.

Что же такое 4G, существует ли данное поколение связи реально или все это только рекламный ход, возможен ли переход к 4G в Украине? Постараемся ответить на эти вопросы в данной статье. Думаю нужно начать с определений и объяснить, что же такое 4G.

4G - "fourth generation" - четвертое поколение связи, прямое продолжение третьего поколения. 

Международный союз электросвязи (ITU) утвердил требования к новым 4G сетям в 1Гб/с для стационарных терминалов и 100Мб/с для мобильных. Конечно - это огромные скорости, которые могут превосходить привычное нам подключение по кабелю. Однако, запущена ли в мире хоть одна коммерческая сеть, которая бы удовлетворяла подобные требования? Лишь после огромного маркетингового давления на ITU и в следствии того, что  LTE, WiMax и HSPA+ внесли колоссальные изменения в 3G было принято решение о том, что перечисленные технологии могут маркироваться как 4G. Следует заметить, что вместе с принятым решением было также оговорено и в 2011 году принято, что технологии LTE-Advanced и WiMax 2, которые идут на замену существующим LTE и WiMax будут отвечать требованиям Международного союза электросвязи и будут определяться как True 4G ("Настоящий 4G"). На презентации компанией "Мегафон" LTE Advanced фильм "Звездные войны" объемом 1.5 Гбайт был скачан всего за одну минуту. Но нужно понимать что скорость при тесте значительно отличается от реальной скорости оператора при коммерческом использовании. Есть ли оператор связи, который в реальности дает доступ к интернету на скоростях 100Мб/с и выше. Ответ - нет.



В среднем скорость 4G-сетей составляет 15-20Мб/с. С распространением устройств, поддерживающих LTE, она может упасть.
Исходя из этого можно говорить о том, что и LTE, и WiMAx операторы используют только лишь маркетинговое обозначение 4G, но не удовлетворяют его заявленные ITU требования в скорости. Хотя какая нам и остальным пользователям мобильного интернета разница? Действительно WiMAX и LTE достаточно сильно отличаются от классических стандартов 3G, поэтому с уверенностью можно говорить о смене поколений.
Как пример небольшой подмены понятий и неожиданных решений. Американский оператор T-Mobile, который не объявлял о своем намерении модернизировать свою HSPA сеть до LTE в ближайшее время, решил начать брэндинг модернизации до HSPA+ как 4G. В принципе, этот шаг имеет смысл: 3G технология в конечном счете может достигнуть скоростей, больших, чем просто LTE, приближаясь к требованиям IMT-Advanced. Есть много рынков, где HSPA+ сеть T-Mobile быстрее, чем WiMAX от оператора Sprint. И ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS — три американских оператора с живой WiMAX/LTE сетью — не предлагают услуги VoIP. Они продолжают использовать свои 3G частоты для голоса и будут делать это еще в течении некоторого времени. Кроме того, T-Mobile собирается обновиться до скорости 42 МБит/с в этом году, даже не касаясь LTE! 
Возможно, именно этот шаг T-Mobile вызвал глобальное переосмысление того, что же на самом деле означает «4G» среди покупателей мобильных телефонов. AT&T, которая находится в процессе перехода на HSPA+ и начнет предлагать LTE на некоторых рынках в конце этого года, называет обе эти сети 4G. Таким образом, все четыре национальных оператора США украли название «4G» у ITU без каких-либо последствий и не обращая ни на кого внимания.

LTE.

Одним из самых распространенных технологий передачи данных 4-го поколения является LTE (с англ. Long-Term Evolution — долговременное развитие). Фактически он является апгрейдом существующих UMTS/HSDPA/HSUPA сетей третьего поколения. В отличие от HSPA, LTE является полностью новой системой интерфейса, никак не связанной и несовместимой с W-CDMA. Это обеспечивает более высокую скорость передачи данных, меньшую латентность и лучшую оптимизацию для пакетной передачи данных.
Кроме значительного прироста в скорости есть и другие значительные отличия LTE от его 3G предшественников:
- Используются новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования (OFDMA, в отличие от старых CDMA или TDMA которые мы использовали на протяжении последних двадцати лет). При этом нужно сказать, что при разработке технологии приоритет был полностью (на все 100%) направлен на увеличении скорости передачи данных,  Это означает то, что передача голоса будет осуществляться только посредством VoIp-телефонии. А это означает, что будет меняться полностью само понятие разговоров по телефону. Многие из вас уже общались с знакомыми через Viber или Skype, при этом лично я почувствовал огромную разницу в качестве звука. При этом, возможно, придется переподключить мобильный интернет-банкинг и некоторые другие сервисы, где использовалась мобильная авторизация. Стоит сказать, что с 2014 года многие операторы LTE стали внедрять в свои сети VoLTE (Voice over LTE — голос по LTE) - технологию передачи голоса по сети LTE, основанную на особой спецификации передачи мультимедийного содержимого в электросвязи на основе протокола IP (IP Multimedia Subsystem (IMS)). На данный момент VoLTE работает в таких странах как: Юж. Корея, Сингапур, Япония, США, Румыния и даже Туркменистан:)
- Понизилась задержка при передачи данных до 5мс.
- Улучшена поддержка мобильности, в качестве примера терминал, движущийся со скоростью 350 км/ч или 500 км/ч в зависимости от диапазона частот.

LTE бывает разным.

Особенность LTE - это широкий набор диапазонов частот. В то же время описание стандарта указывает, какие участки каждого диапазона можно использовать и под какую из 2-х его разновидностей.
FDD (Frequency-Division Duplexing) означает, что частоты для приема и передачи пакетов должны быть разнесены между нижним и верхним краями диапазона. Так в диапазоне частот 2,5-2,7 ГГц разница между этими краями будет равна около 120 МГц.
TDD (Time-Division Duplexing) означает, что прием и передача данных осуществляется на одной несущей частоте, но с разделением по времени. 
Это две принципиально отличные версии LTE, которые влияют на абонентское и операторское оборудование и, как следствие, на распространенность того или иного варианта LTE в отдельно взятой стране.
Как мы уже говорили - LTE является явным продолжением сети GSM/UMTS (так WiMax - это апдейт стандарта Wi-Fi 802.11). Если кто не в курсе, то сотовые операторы в мире в свое время разделились на 2 лагеря. Одни используют частоты 900/1800 МГц (практически весь мир, включая и Украину), вторые 850/1900 МГц (страны Северной, центральной и частично Южной Америк). 

для увеличения кликните по картинке

Поэтому логично предположить, что и апгрейд этих сетей будет отличаться по выбору несущей частоты. На самом деле так и есть. Многие факторы учитываются в каждой стране по отдельности для выбора частоты для LTE. Также нужно понимать, что для обычных пользователей мобильного интернета переход на LTE, как правило, означает покупку нового оборудования. Существующие 3G модемы и смартфоны невозможно усовершенствовать до 4G. Также нельзя и использовать существующие сим-карты.

для увеличения кликните по картинке

Посмотреть распространение 3G 4G сетей по всему миру, их рабочие частоты и используемые стандарты связи можно по ссылке - http://www.worldtimezone.com/4g.html.

Нужно понимать, что если на модеме есть значок LTE, он не будет работать во всем мире с любым LTE оператором. Поэтому уезжая в командировку или на отдых в другую страну нужно подбирать соответствующее оборудование. 

Также в зависимости от максимально возможной пиковой скорости и количества одновременной работы нескольких приемо-передающих устройств в модеме LTE  пользовательское оборудование делитcя на 5 видов.

Категория оборудование пользователя	Максимально входящая скорость, Мб/с	Максимально возможная исходящая скорость, Мб/с	Кол-во одновременно работающих приемо-передатчиков в устройстве
1	10,3	5,2	1
2	51	25,5	2
3	102	51	2
4	150,8	51	2
5	299,6	75,4	4

При возникновении LTE-Advanced это число пополнилось еще 11 категориями, которые что правда работают в сети 5 предыдущих. (Исключительно ради примера аналогия: так модем ревБ Интертелеком работает в сетях оператора PeopleNet, но до 3.1Мб/с).
Последняя 15 категория оборудования может в теории работать со скоростями downlink 3916.6 Мб/с, uplink 1497,8 Мб/с и имеет 8 встроенных антенн для одновременного приема пакетов.

Кроме того, в зависимости от используемой частоты, ширине каналов и разницы частот, по которым происходит прием и отдача LTE FDD делится на 32 категории (band) и в зависимости от частоты передачи данных и ширине каналов LTE TDD на 11 категорий.

FDD:

band	Диапазон частот приема, МГц	Диапазон частот отдачи, МГц	Ширина канала, МГц	Обозначение полосы частот, МГц	Дуплекс, МГц
1	1920 – 1980	2110 – 2170	5, 10, 15, 20	2100	190
2	1850 – 1910	1930 – 1990	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	1900	80
3	1710 – 1785	1805 – 1880	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	1800	95
4	1710 – 1755	2110 – 2155	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	1700	400
5	824 – 849	869 – 894	1.4, 3, 5, 10	850	45
7	2500 – 2570	2620 – 2690	5, 10, 15, 20	2600	120
8	880 – 915	925 – 960	1.4, 3, 5, 10	900	45
9	1749.9 – 1784.9	1844.9 – 1879.9	5, 10, 15, 20	1800	95
10	1710 – 1770	2110 – 2170	5, 10, 15, 20	1700	400
11	1427.9 – 1447.9	1475.9 – 1495.9	5, 10	1500	48
12	699 – 716	729 – 746	1.4, 3, 5, 10	700	30
13	777 – 787	746 – 756	5, 10	700	−31
14	788 – 798	758 – 768	5, 10	700	−30
17	704 – 716	734 – 746	5, 10	700	30
18	815 – 830	860 – 875	5, 10, 15	850	45
19	830 – 845	875 – 890	5, 10, 15	850	45
20	832 – 862	791 – 821	5, 10, 15, 20	800	−41
21	1447.9 – 1462.9	1495.9 – 1510.9	5, 10, 15	1500	48
22	3410 – 3490	3510 – 3590	5, 10, 15, 20	3500	100
23	2000 – 2020	2180 – 2200	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	2000	180
24	1626.5 – 1660.5	1525 – 1559	5, 10	1600	−101.5
25	1850 – 1915	1930 – 1995	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	1900	80
26	814 – 849	859 – 894	1.4, 3, 5, 10, 15	850	45
27	807 – 824	852 – 869	1.4, 3, 5, 10	850	45
28	703 – 748	758 – 803	3, 5, 10, 15, 20	700	45
29	N/A	717 – 728	3, 5, 10	700	N/A
30	2305 – 2315	2350 – 2360	5, 10	2300	45
31	452.5 – 457.5	462.5 – 467.5	1.4, 3, 5	450	10
32	N/A	1452 – 1496	5, 10, 15, 20	1500	N/A

TDD:

band	Диапазон частот приема, МГц	Диапазон частот отдачи, МГц	Ширина канала, МГц	Обозначение полосы частот, МГц
33	1900 – 1920		5, 10, 15, 20	2100
34	2010 – 2025		5, 10, 15	2100
35	1850 – 1910		1.4, 3, 5, 10, 15, 20	1900
36	1930 – 1990		1.4, 3, 5, 10, 15, 20	1900
37	1910 – 1930		5, 10, 15, 20	1900
38	2570 – 2620		5, 10, 15, 20	2600
39	1880 – 1920		5, 10, 15, 20	1900
40	2300 – 2400		5, 10, 15, 20	2300
41	2496 – 2690		5, 10, 15, 20	2500
42	3400 – 3600		5, 10, 15, 20	3500
43	3600 – 3800		5, 10, 15, 20	3700
44	703 – 803		3, 5, 10, 15, 20	700

Недавно знакомый мне прислал характеристики мобильного Mi-Fi Dlink DWR-932 и продиктовал мне то, что было записано на коробке "FDD-LTE: Band 1, 3, 7, 8, 20 or TDD-LTE: Band 38". Путем поиска было понятно, что он работает с операторами LTE FDD на частоте 800/900/1800/2100/2600 МГц и LTE TDD на частоте 2600 МГц. Используя эти данные можно с уверенностью сказать в каких странах он будет работать и в каких нет.

Украина и LTE.

Говоря про нашу страну и затрагивая тему 4G нужно быть осторожным. С одной стороны более 40% стран используют для этого частоту 1800 МГц. Эта частота уже принадлежит GSM операторам, значит покупка новых лицензий в будущем не потребуется. С другой стороны операторы вряд ли пойдут на модернизацию 3G, пока последняя не стала приносить прибыли и не окупила бы свое становление и распространение. Вопрос - готовы ли вы платить 150-200 грн на мобильный интернет в месяц или нет. Чем больше ответов "Да", тем ближе к нам LTE, чем больше ответов "Нет" - тем дальше. Все легко.

Это были все новости на сегодня, если что поправьте, источников информации очень мало по данному вопросу, поэтому написал как мог. Если статья была вам полезна ставьте g+, вступайте в мои круги, для того чтобы быть в курсе всех акций и новинок 3G и надеюсь 4G в дальнейшем в Украине.