Что такое 4G (LTE)? Согласно Википедии LTE (буквально с англ.Long-TermEvolution- долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE) - стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными (модемов, например). Он увеличивает пропускную способность и скорость за счёт использования другого радиоинтерфейса вместе с улучшением ядра сети. Стандарт был разработан 3GPP (консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии). Беспроводной интерфейс LTE является несовместимым с 2G и 3G, поэтому он должен работать на отдельной частоте. В России для LTE выделено три частотных диапазона - 800, 1800 и 2600 МГц.

LTE FDD и LTE TDD

Стандарт LTE бывает двух видов, различия между которыми довольно существенны. FDD - FrequencyDivisionDuplex (частотный разнос входящего и исходящего канала) TDD - TimeDivisionDuplex (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 сторону поочерёдно, при этом приоритет имеет всё-таки загрузка. В целом FDD LTE предпочтительнее, т.к. он работает быстрее и стабильнее.

Частотные диапазоны LTE, Band

Сети LTE (FDD и TDD) работают на разных частотах в разных странах. Во многих странах эксплуатируются сразу несколько частотных диапазонов. Стоит отметить, что не всё оборудование умеет работать на разных "бэндах", т.е. частотных диапазонах. FDD-диапазоны нумеруются с 1 по 31, TDD-диапазоны 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.

В России для сетей 4-го поколения на сегодня используются четыре частотных диапазона:

В качестве примера приведу распределение частот среди основных российских операторов связи в диапазоне LTE2600 (Band7):

Как видим из этой схемы, Билайну досталось всего 10 МГц. Ростелекому тоже досталось только 10 МГц. МТС - 35 МГц в Московском регионе и 10 МГц по всей стране. А Мегафону и Yota (это один и тот же холдинг) досталось аж 65 МГц на двоих в Московском регионе и 40 МГц по всей России! Через Yota в Москве виртуально работает только Мегафон в стандарте 4G, в других регионах - Мегафон и МТС. В диапазоне TDD по всей России кроме Москвы будут работать телевидение (Космос-ТВ и др.).
Полное распределение частот операторов сотовой связи в России см. .

Сети 4G LTE в России

Оператор	Частотный диапазон (МГц) Dw/Up	Ширина канала (МГц)	Тип дуплекса	Номер полосы
Yota	2500-2530 / 2620-2650	2x30	FDD	band 7
Мегафон	2530-2540 / 2650-2660	2x10	FDD	band 7
Мегафон	2575-2595	20	TDD	band 38
МТС	2540-2550 / 2660-2670	2x10	FDD	band 7
МТС	2595-2615	20	TDD	band 38
Билайн	2550-2560 / 2670-2680	2x10	FDD	band 7
Теле2	2560-2570 / 2680-2690	2x10	FDD	band 7
МТС	1710-1785 / 1805-1880	2x75	FDD	band 3
Теле2	832-839.5 / 791-798.5	2x7.5	FDD	band 20
МТС	839.5-847 / 798.5-806	2x7.5	FDD	band 20
Мегафон	847-854.5 / 806-813.5	2x7.5	FDD	band 20
Билайн	854.5-862 / 813.5-821	2x7.5	FDD	band 20

Распределение частот среди операторов по регионам России можно найти .

Для тех, кому трудно запомнить номера диапазонов-бэндов или под рукой нет подходящего справочника, рекомендую небольшое андроид-приложение RFrequence , скриншот которого приведен ниже.

Категории LTE

Абонентские устройства классифицируются по категориям. Наиболее распространенными на сегодня являются устройства 4-й категории CAT4. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (downlink или DL) может составлять 150 Мбит/секунду, на передачу (uplink или UL) – 50 Мбит/с. Важно отметить, что это максимально достижимая скорость в идеальных условиях – главные из которых - вы недалеко от вышки, кроме вас в соте больше нет абонентов, к базовой станции подведен оптический транспорт и др. Наиболее распространенные категории абонентских устройств приведены в таблице.

Таблица требует некоторых пояснений. Здесь упомянута «агрегация несущих» и «дополнительные технологии». Попытаюсь пояснить, что это такое.

Агрегация частот

Под словом «агрегация» в данном случае понимается объединение, т.е. агрегация частот – это объединение частот. Что это означает – попытаюсь объяснить ниже.
Известно, что скорость приема передачи зависит от ширины канала передачи. Как мы видели из таблицы в предыдущем разделе, ширина канала на загрузку, например, МТС равна 10 МГц в диапазоне Band7 (кроме Москвы), на отдачу также 10 МГц. Чтобы увеличить скорость загрузки оператор перераспределяет купленные им частоты в соотношении 15 МГц на загрузку и 5 МГц на отдачу. Аналогично поступают и другие провайдеры.

Однажды кому-то из разработчиков пришла в голову светлая мысль – а что, если передавать сигнал не на одной несущей частоте, а на нескольких одновременно. Тем самым расширяется канал приема/передачи и скорость теоретически значительно возрастет. А если еще каждую несущую передавать по схеме MIMO 2х2, то получаем дополнительный выигрыш в скорости. Такая схема приема-передачи получила название «агрегации частот».Именно эту схему использует интернет 4G+ или LTE-Advanced (LTE-A).

В таблице указано, что для Cat.9, нужно, чтобы передатчик и приемник умели передавать и принимать сигнал на трех несущих частотах (в трех бэндах) одновременно, ширина каждого канала должна быть не менее 20 МГц. Для Cat.12 необходимо дополнительно, чтобы антенные устройства были соединены по схеме MIMO 4х4, т.е. фактически нужно 4 антенны на приемной и передающей стороне. Загадочные символы 256QAM означают определенный вид модуляции сигнала, позволяющий более плотно упаковывать информацию. Желающих более детально ознакомиться с этой темой могут начать знакомство с материалом в статье в Википедии и с тамошними ссылками.

Категорирование приемных устройств

Схема агрегирования частот активно развивается российскими провайдерами, заключены много соглашений о взаимном использовании частотных диапазонов, реконструируется антенное хозяйство базовых станций. Однако есть одна проблема – на приемной стороне абонент должен уметь принимать сигнал на нескольких несущих частотах одновременно. Далеко не все смартфоны, планшеты и модемы поддерживают агрегацию частот и, следовательно, не могут работать в 4G+.

Начиная с 2016 года в документации к смартфонам указываются частотные диапазоны (бэнды) и категорию LTE,в которых они умеют работать. Например, для смартфона выпуска 2017 г. Huawei P10 Plus помимо прочих параметров указано:

Кроме того, этот смартфон имеет встроенную антеннуM IMO 4x4 и соответствующий модем, позволяющий обрабатывать сигналы сразу на двух несущих частотах. Если ваш смартфон поддерживает агрегацию частот, то вкладка «настройка» > «мобильная сеть» будет выглядеть примерно так:

Если это так, то ваш смартфон поддерживает LTE-A.

Таким образом, производители смартфонов начали догонять сотовых операторов. К сожалению, нельзя сказать того же о производителях модемов. До сих пор самый производительный модем дает максимальные скорости 150/50 Мбит/с, т.е. принадлежит Cat.4. Пока это обстоятельство не слишком огорчает, т.к. такие скорости, если будут достигнуты на практике, заслуживают восхищения. Однако, производство мобильных роутеров, похоже, начинает догонять смартфоны. На рынке стали появляться роутеры Cat.6 от Huaweiи Netgeer (не поддерживает российские бэнды). Так роутер Huawei E5787s-33a можно купить на AliExpress примерно за 10 тыс. руб.

Надо сказать, что реальные скорости, достигаемые в режиме 4G+, далеки от заявленных, но они значительно выше, чем в простом режиме 4G. Автором проведен ряд экспериментов в Москве, где не трудно найти LTE-A (оператор Мегафон), со смартфоном Cat.12, результаты которых показаны на скриншотах. Первый скриншот – скорости для LTE-A (агрегация частот включена), второй скриншот для LTE (агрегация частот выключена). Отмечу, что почему-то при выполнении скриншота у значка 4G+ пропадает плюсик. Почему – не знаю, при тестировании плюс был – см. скрин.

Было проведено по шесть измерений для каждого режима. Скорости при включенной агрегации частот в среднем заметно выше, хоть и не в разы. Измерения проводились вблизи вышки, днем.

Желающим поэкспериментировать с LTE-A

Если в вашей местности появился LTE-A, в чем вы убедились, измерив частоты выбранного вами оператора (провайдер раздает интернет на двух частотах, например, LTE800 и LTE2600, т.е. использует сочетание В7+В20) и у вас руки чешутся попробовать что это такое, то можете попытаться использовать схему из двух MIMO-антенн с диплексерами.

После запуска приложения, зайдите в его настройки и поставьте галочку на пункте "Определять частоты GMS/UMTS/LTE".

Затем на основном экране должна отобразиться интересующая вас информацию об используемом частотном диапазоне.

В нашем случае смартфон подключился к сети Tele2 по стандарту 4G на частоте 1800 МГц (band 3).

Новичкам непонятны игры, предпринимаемые разработчиками стандартов. Казалось бы, использует GSM частоты 850, 1900, 900, 1800 МГц, чего боле? Быстрый ответ – читайте нижеследующий раздел Инструкция телефона. Будет показана неправомерность общепринятого толкования. Проблема описана следующими положениями:

1. Второе поколение сотовой связи 2G породило уйму стандартов. Мир знает три эпицентра, задающих ритм: Европа, Северная Америка, Япония. Россия переняла стандарты первых двух, переиначив.
2. Родословное дерево нормативов постоянно ширится.
3. Международные варианты стандартов призваны объединить разнородные правила отдельных стран. Часто напрямую внедрение невозможно. Правительства изменяют законодательную базу, закрепляя планы частот.

Сказанное объясняет истоки непонимания проблемы новичками. Возвращая вопросу ясность, построим упрощённую иерархию стандартов, указывая попутно используемые частоты.

Генеалогия стандартов

Следующая информация призвана разъяснить обывателю структуру существующих, вымерших стандартов. Ниже, в следующих разделах, будут описаны применявшиеся в России технологии. Жирным помечены соответствующие представители древа, украсивший русский лес.

1G

1. Семейство AMPS: AMPS, NAMPS, TACS, ETACS.
2. Прочие: NMT, C-450, DataTAC, Hicap, Mobitex.

2G: 1992

1. Семейство GSM/3GPP: GSM, HSCSD, CSD.
2. Семейство 3GPP2: cdmaOne.
3. Семейство AMPS: D-AMPS.
4. Прочее: iDEN, PHS, PDC, CDPD.

2G+

1. Семейство 3GPP/GSM: GPRS, EDGE.
2. Семейство 3GPP2: CDMA2000 1x, включая Advanced.
3. Прочие: WiDEN, DECT.

3G: 2003

1. Семейство 3GPP: UMTS.
2. Семейство 3GPP2: CDMA2000 1xEV-DO R. 0

3G+

1. Семейство 3GPP: LTE, HSPA, HSPA+.
2. Семейство 3GPP2: CDMA2000 1xEV-DO R. A, CDMA2000 1xEV-DO R. B, CDMA2000 1xEV-DO R. C
3. Семейство IEEE: Mobile WiMAX, Flash OFDM.

4G: 2013

1. Семейство 3GPP: LTE-A, LTE-S Pro.
2. Семейство IEEE: WiMAX.

5G: 2020

1. 5G-NR.

Краткое описание

Генеалогия позволяет проследить вымершие виды. Например, современные авторы часто пользуются аббревиатурой GSM, вводя читателя в заблуждение. Технология целиком ограничена вторым поколением сотовой связи, вымерший вид. Прежние частоты с дополнениями продолжают использоваться потомками. 1 декабря 2016 года австралийский Телстра прекратил использование GSM, став первым в мире оператором, целиком обновившим оборудование. Технологией продолжают довольствоваться 80% населения планеты (согласно сведениям Ассоциации GSM). Примеру австралийских коллег 1 января 2017 года последовал американский AT&T. Последовала остановка сервиса оператором Optus, апрельским деньком 2017 Сингапур признал несоответствие 2G возрастающим потребностям населения.

Итак, термин GSM используется применительно к устаревающему оборудованию, завалившему РФ. Протоколы-потомки могут быть названы наследниками GSM. Частоты следующими поколениями сохранены. Меняются проколы, методы передачи информации. Ниже рассмотрены аспекты распределения частот, сопровождающие модернизацию оборудования. Обязательно приводятся сведения, позволяющие установить родство GSM.

Инструкция телефона

Полезную информацию касательно вопроса предоставит инструкция телефона. Соответствующий раздел перечисляет поддерживаемые частоты. Отдельные аппараты позволят настроить область приёма. Следует выбирать модель телефона, ловящую общепринятые российские каналы:

1. 900 МГц – E-GSM. Восходящая ветка – 880..915 МГц, нисходящая – 925..960 МГц.
2. 1800 МГц – DCS. Восходящая ветка – 1710..1785 МГц, нисходящая – 1805..1880 МГц.

Технология LTE добавляет область 2600 МГц, внедрён канал 800 МГц.

История возникновения связи РФ: частоты

В 1983 году начата разработка европейского стандарта цифровой связи. Напоминаем, первое поколение 1G использовало аналоговую передачу. Таким образом, инженеры заранее развивали стандарт, упреждая историю развития техники. Цифровая связь рождена Второй мировой войной, точнее, системой шифрованной передачи Зелёный шершень. Военные отлично понимали: грядёт эпоха цифровых технологий. Гражданская промышленность ловила движение ветра.

900 МГц

Европейская организация CEPT создала комитет GSM (Groupe Special Mobile). Европейская комиссия предложила использовать спектр 900 МГц. Разработчики засели в Париже. Пять лет спустя (1987) 13 стран ЕС подали Копенгагену меморандум необходимости создания единой сети сотовой связи. Сообщество решило запросить помощи GSM. В феврале вышла первая техническая спецификация. Политики четырёх стран (май 1987) поддержали проект боннской декларацией. Следующий короткий период (38 недель) наполнен всеобщей суетой, управляемой четырьмя назначенными персонами:

1. Армин Зильберхорн (Германия).
2. Филипп Дупулис (Франция).
3. Ренцо Фаилли (Италия).
4. Стефен Темпл (Великобритания).

В 1989 комиссия GSM оставляет попечительство CEPT, становясь частью ETSI. 1 июля 1991 года бывший премьер-министр Финляндии, Гарри Холкери, совершил первый звонок абоненту (Каарина Суонио), пользуясь услугами провайдера Радиолиния.

1800 МГц

Параллельно внедрению 2G шли работу, призванные задействовать область 1800 МГц. Первая сеть накрыла Великобританию (1993). Одновременно задвигался австралийский оператор Телеком.

1900 МГц

Частота 1900 МГц введена США (1995). Создана ассоциация GSM, мировое число абонентов достигло цифры 10 млн. человек. Годом позже цифра возросла десятикратно. Использование 1900 МГц помешало внедрению европейской версии UMTS.

800 МГц

Диапазон 800 МГц появился в 2002 году, параллельно внедрению сервиса мультимедийных сообщений.

Внимание, вопрос!

Какие частоты стали российским стандартом? Путаницы добавляет незнание авторами рунета нормативов, принимаемых официальными разработчиками. Прямой ответ рассмотрен выше (см. раздел Инструкция телефона), описываем работу упомянутых организаций (раздел UMTS).

Почему так много частот

Исследуя результаты 2010 года, Ассоциация GSM заявила: стандартом охвачены 80% абонентов планеты. Это значит, что четыре пятых сетей не могут выбрать единую частоту. Вдобавок имеется 20% чужеродных стандартов связи. Откуда берётся корень зла? Страны второй половины ХХ века развивались разрозненно. Частоты 900 МГц СССР заняли военная, гражданская воздушная навигация.

GSM: 900 МГц

Параллельно выработке Европой первых вариантов GSM НПО Астра, НИИ Радио, НИИ Министерства обороны затеяли исследования, окончившиеся натурными испытаниями. Вынесенный вердикт:

• Возможно совместное функционирование навигации и второго поколения сотовой связи.

1. NMT-450.

Обратите внимание: опять 2 стандарта. Каждый использует собственную сетку частот. Объявленный конкурс распределения GSM-900 выиграли НПО Астра, ОАО МГТС (ныне МТС), российские компании, канадская BCETI.

NMT-450МГц - первое поколение

Итак, Москва использовала, начиная 1992 годом, диапазон 900 МГц (см. выше), потому что другие частоты GSM ещё не были рождены. Вдобавок NMT (Нордические мобильные телефоны)… Изначально страны Скандинавского полуострова разработали два варианта:

1. NMT-450.
2. NMT-900 (1986).

Причина выбора российским правительством первого ответа? Вероятно, решили попробовать два диапазона. Обратите внимание, указанные стандарты описывают аналоговую связь (1G). Страны-разработчики начали прикрывать лавочку с декабря 2000 года. Последней (1 сентября 2010) сдалась Исландия (Siminn). Эксперты отмечают важное преимущество диапазона 450 МГц: дальность. Весомый плюс, оценённый удалённой Исландией. Российское правительство хотело покрыть площадь страны, задействовав минимум вышек.

NMT возлюбили рыбаки. Освобождённую сетку занял цифровой CDMA 450. За 2015 год технологии Скандинавии освоили 4G. Российский Уралвестком освободил каморку 1 сентября 2006 года, Сибирьтелеком – 10 января 2008. Дочерний (Теле 2) Скайлинк забивает диапазоном Пермскую, Архангельскую области. Срок окончания лицензии – 2021 год.

D-AMPS: ДМВ (400..890 МГц) - второе поколение

Американские сети 1G, использовавшие спецификацию AMPS, отказывались принимать GSM. Взамен разработаны две альтернативы организовать мобильные сети второго поколения:

1. IS-54 (март 1990 года, 824-849; 869-894 МГц).
2. IS-136. Отличается большим числом каналов.

Стандарт ныне мёртв, повсеместно заменён потомками GSM/GPRS, CDMA2000.

Зачем россиянину D-AMPS

Российский обыватель часто пользуется подержанной техникой. Оборудование D-AMPS достигло складов Теле 2, Beeline. 17 ноября 2007 последние прикрыли лавочку Центральному региону. Лицензия Новосибирской области истекла 31 декабря 2009. Последняя ласточка улетела 1 октября 2012 (Калининградская область). Киргизия использовала диапазон до 31 марта 2015.

CDMA2000 - 2G+

Некоторые варианты протокола используют:

1. Узбекистан – 450 МГц.
2. Украина – 450; 800 МГц.

В период декабрь 2002 – октябрь 2016 спецификации 1хRTT, EV-DO Rev. A (450 МГц) применялись Скайлинк. Ныне инфраструктура модернизирована, внедрён LTE. 13 сентября 2016 года мировые порталы облетела весть: Теле 2 прекращает использование CDMA. Американский MTS начал процесс внедрения LTE годом ранее.

GPRS – второе-третье поколение

Разработка протокола CELLPAC (1991-1993) явилась поворотной точкой развития сотовой связи. Получено 22 патента США. Потомками технологии считают LTE, UMTS. Пакетная передача данных призвана ускорить процесс обмена информацией. Проект призван усовершенствовать сети GSM (частоты перечислены выше). Сервису пользователю обязаны получением технологий:

1. Доступ в интернет.
2. Устаревший «нажми, чтобы говорить».
3. Мессенджер.

Наложений двух технологий (СМС, GPRS) многократно ускоряет процесс. Спецификация поддерживает протоколы IP, PPP, X.25. Пакеты продолжают приходить даже во время разговора.

EDGE

Очередная ступень эволюции GSM задумана компаний AT&T (США). Compact-EDGE занял нишу D-AMPS. Частоты перечислены выше.

UMTS – полноценное 3G

Первое поколение, потребовавшее обновить оборудование базовых станций. Изменилась сетка частот. Предельная скорость передачи линии, использующей преимущества HSPA+, составляет 42 Мбит/с. Реально достижимые скорости значительно перекрывают 9,6 кбит/с GSM. Начиная 2006 годом, страны затеяли обновление. Используя ортогональное частотное мультиплексирование, комитет 3GPP намеревался достичь уровня 4G. Ранние пташки выпущены в 2002 году. Изначально разработчик заложил следующие частоты:

1. .2025 МГц. Восходящая связная ветка.
2. .2200 МГц. Нисходящая связная ветка.

Поскольку США уже использовала 1900 МГц, то выбрала отрезки 1710..1755; 2110..2155 МГц. Многие страны последовали примеру Америки. Частота 2100 МГц слишком часто занята. Отсюда приведённые вначале цифры:

• 850/1900 МГц. Причём 2 канала выбирают, используя один диапазон. Либо 850, либо 1900.

Согласитесь, некорректно приплетать GSM, следуя дурному распространённому примеру. Второе поколение использовало полудуплексный единый канал, UMTS – задействовал сразу два (шириной 5 МГц).

Сетка частот UMTS России

Первая попытка распределить спектры состоялась 3 февраля-3 марта 1992 года. Решение адаптировала женевская конференция (1997). Именно спецификация S5.388 закрепила диапазоны:

• 1885-2025 МГц.
• 2110-2200 МГц.

Решение потребовало дальнейших уточнений. Комиссия определила 32 ультра-канала, 11 составили неиспользуемый резерв. Большинство прочих получили уточняющие названия, поскольку отдельные частоты совпадали. Россия отвергла европейскую практику, презрев США, приняв 2 канала (band) UMTS-FDD:

1. №8. 900 МГц – E-GSM. Восходящая ветка – 880..915 МГц, нисходящая – 925..960 МГц.
2. №3. 1800 МГц – DCS. Восходящая ветка – 1710..1785 МГц, нисходящая – 1805..1880 МГц.

Характеристики сотового телефона следует выбирать согласно приведённой информации. Таблица Википедии, раскрывающая частотный план планеты Земля, совершенно бесполезна. Забыли учесть российскую специфику. Европа эксплуатирует близлежащий канал №1 IMT. Вдобавок имеется сетка UMTS-TDD. Оборудование двух вариантов воздушных сетей несовместимо.

LTE – 3G+

Эволюционное продолжение связки GSM-GPRS-UMTS. Может послужить надстройкой сетей CDMA2000. Только многочастотный телефон способен обеспечить технологию LTE. Эксперты прямо указывают место ниже четвёртого поколения. Вразрез заявлениям маркетологов. Изначально организация ITU-R признала технологию соответствующей, позже позицию пересмотрели.

LTE являются зарегистрированной торговой маркой ETSI. Ключевой идеей стало применение сигнальных процессоров и внедрение инновационных способов модуляции несущей. Была признана целесообразной IP-адресация абонентов. Интерфейс потерял обратную совместимость, частотный спектр очередной раз изменился. Первая сетка (2004) запущена японской компанией NTT DoCoMo. Москву выставочный вариант технологии настиг жарким маем 2010 года.

Повторяя опыт UMTS, разработчики внедрили два варианта воздушного протокола:

1. LTE-TDD. Временное деление каналов. Технология широко поддержана Китаем, Южной Кореей, Финляндией, Швейцарией. Наличие единственного частотного канала (1850..3800 МГц). Частично перекрывает WiMAX, возможен апгрейд.
2. LTE-FDD. Частотное деление каналов (отдельно нисходящий, восходящий).

Частотные планы 2 технологий различны, 90% конструкции ядра совпадает. Самсунг, Квалкомм производят телефоны, способные ловить оба протокола. Занимаемые диапазоны:

1. Северная Америка. 700, 750, 800, 850, 1900, 1700/2100, 2300, 2500, 2600 МГц.
2. Южная Америка. 2500 МГц.
3. Европа. 700, 800, 900, 1800, 2600 МГц.
4. Азия. 800, 1800, 2600 МГц.
5. Австралия, Новая Зеландия. 1800, 2300 МГц.

Россия

Российские операторы выбрали технологию LTE-FDD, используют частоты:

1. 800 МГц.
2. 1800 МГц.
3. 2600 МГц.

LTE-A – 4G

Частоты остались прежними (см. LTE). Хронология запусков:

1. 9 октября 2012 года у Yota появилось 11 базовых станций.
2. Мегафон 25 февраля 2014 года покрыл Садовое кольцо столицы.
3. Билайн с 5 августа 2014 года работает на частотах LTE 800, 2600 МГц.

Быстрый ответ: 800 мегагерц у современных процессоров – это нормально. Более того, это очень крутая фишка, а не сбой устройства. Потребление электричества в таком «пониженном» режиме минимальное. А как только понадобится вся вопиющая мощь в 2-4 гигагерц – процессор их выдаст мгновенно, а то и добавит к номинальной частоте ещё 300-500 мГц. Самостоятельно добавит, кстати.

Но почему же частота процессора иногда уменьшается до «неприличных» 800 мегагерц?

Что такое CPU, он же – процессор?

Одно из ключевых устройств любого компьютера (и околокомпьютерного чудища типа смартфона, телевизора и даже Wi-Fi роутера) – центральный процессор. Это микросхема площадью со спичечный коробок, а в толщину – в пару-тройку спичек. У ноутбуков CPU и того меньше. В телефонах площадь процессора вообще сравнима с монетой-копейкой. CPU, кстати – стандартная аббревиатура для обозначения процессора, «Central Processor Unit». Русский аналог – ЦП, «центральный процессор».

Задача процессора: вычисления. Всё, что происходит на экране ПК, и всё, что скрыто где-то в недрах «железного ящика» – это числовые преобразования, и не более. Даже буква на мониторе – это не просто буква; это символ, представленный:

1. Числовым кодом
2. Цветом и шрифтом с определённым цифровым обозначением
3. Точками на экране, которые имеют свои числовые координаты

Выше лишь неполный пример вычислений лишь про одну букву, с которой работает ЦП.

Что такое частота процессора и как понимать эту характеристику?

Тактовая частота (говоря по-простому) – количество простейших цифровых операций, которое процессор способен выполнять за секунду. 2,5 гигагерц = 2 с половиной миллиарда операций по сложению, вычитанию или умножению простых чисел. Частота – одна из многочисленных характеристик CPU, но далеко не единственная. Чем выше частота – тем, в принципе, мощнее процессор. Но – именно «в принципе».

Двигатель грузовика в разы мощнее и крупнее 3-4-цилиндрового мотора легковушки. Но быстрее и динамичнее именно легковой автомобиль. Так и с частотой процессора

Обратимся к примеру. Чем мощнее двигатель автомобиля – тем быстрее этот автомобиль? Это далеко не так. Скажем, мотор «Камаза» в разы мощнее двигателя легковушки. А какая из этих двух машин быстрее? Верно, малолитражка с лёгкостью оставит позади многотонную махину несмотря на все сотни камазовских «лошадей». Так и с частотой – чем мощнее, тем, компьютер быстрее. Но лишь при прочих равных условиях.

Типичные процессорные частоты не «растут» уже лет 10-15. Как появился в своё время Pentium 4 с их 3-3,4 гГц, так эти частоты и остались неким стандартом для производительных систем. Дальнейший рост этой характеристики приводит лишь к непомерному возрастанию тепловыделения и энергопотребления – это закон. А кому нужен компьютер, жрущий электричество, как пылесос? И с тепловыделением небольшого утюга? Ноутбук, способный проработать без розетки не более получаса – тоже странное устройство.

Потому создатели процессоров (прежде всего, из Intel и AMD) работают над усилением других характеристик CPU. Увеличивается количество мельчайших «органов» процессора – транзисторов, одновременно уменьшается их размер; категорически снижаются задержки между отдельными блоками CPU, – это и есть прогресс в производительности компьютеров. Банальное повышение тактовой частоты давно исчерпало себя. Почему так? Растениям нужны вода и солнце – но они хороши лишь до определённых пределов. Если залить цветок водой, то он умрёт. Если посадить розу в пустыне – она сгорит. Так и процессорная частота – хороша лишь до разумного предела, а дальше вредна.

Мой компьютер работает на частоте 800 мегагерц – что делать?

Радоваться за прогресс компьютерной техники и за то, что у вас приличный современный ПК. Ведь процессоры нашего времени (примерно с 2007-2008 года) – настолько мощные устройства, что чаще всего их попросту нечем нагрузить. Избыточная мощность нужна лишь в моменты высокой загрузки компьютера. Как грузовику не нужны сотни лошадиных сил, когда он перевозит лишь водителя без груза – так и лишние гигагерцы понапрасну съедают электричество (и безбожно расходуют аккумуляторный запас ноутбука).

800 мегагерц процессора (на скриншоте и вовсе 798,1) — это современнейшая технология понижения энергопотребления.

Конструкторы процессоров решили «сбрасывать» лишние частоты, когда они не нужны компьютеру. Вы отошли от клавиатуры с мышью? Через минуту операционная система «поймёт», что можно отключить избыточные ресурсы, а ещё через 50-100 наносекунд (именно нано!) понизит частоту процессора. Понадобилась мощь (например, при открытии браузера, страницы, или даже обычного «Блокнота») – и через те же 50-100 нс частота подскочила от неприлично слабых 800 мГц до классических 2-3 гигагерц. Практически мгновенно.

Электричество экономится, вентиляторы крутятся тише, ноутбуки работают дольше – вот некоторые плюсы мгновенного понижения тактовой частоты. Недостатки технологии понижения частоты? Их нет вообще!

Почему именно 800 мГц?

Эта минимальная частота удобна и создателям процессоров, и производителям материнских плат вместе с другим компьютерным оборудованием. Стандарт 800 мегагерц в качестве пониженной частоты компьютера – это как 220 розеточных вольт и 50 тех же розеточных герц.

Более того, операционным системам «удобнее» работать с достаточно быстрыми процессорами. Минимальные требования Windows 7 (и современной «десятки») составляют всё те же 800 мегагерц. Если CPU «скинет» частоту до более низкой, ОС способна ошибочно «подумать», что ресурсов для её комфортной работы недостаточно – и прекратить работу.

Современные тактовые частоты: «номинала» практически не бывает!

Напоследок – о «номинальной частоте» процессора. Эта характеристика заявлена производителем для каждой модели процессора. Скажем, современный Intel Core i5 6500 (поколение Skylake) имеет:

• 4 ядра;
• 6 мегабайт байт кэш-памяти третьего уровня;
• встроенную видеокарту (графическое ядро) поколения HD 530;
• транзисторы размером 14 нанометров (чем меньше – тем лучше и современнее)
• «базовую» тактовую частоту 3,2 гигагерц (=3200 мГц);
• тепловыделение — 65 ватт (чем меньше — экономичнее и «холоднее»);
• кучу великолепных технологий наподобие Intel SpeedStep.

Именно эта технология «плавающей» частоты под названием Speed Step отвечает за понижение частоты до 800 мегагерц. Но ещё интереснее, что та же технология автоматически «разгоняет» процессор с номинальных 3,2 вплоть до 3,6 гигагерц, когда компьютеру требуется больше мощности.

Мониторинг частоты процессора: базовая — 3,33 мГц, однако в данный момент технология Intel SpeedStep повысила частоту до 3,46 мГц. Во время простоя частота понизится до 800 мГц.

Типичные сценарии работы Speed Step:

• процессор толком не загружен (работает текстовый редактор, аудиопроигрыватель и пара мессенджеров) – частота падает до 800 мГц;
• в браузере открыты несколько вкладок, процессору требуется больше мощности на 1-2 ядрах из 4 – идёт работа на номинальных 3 гигагерцах;
• CPU загружен на полную мощность – можно поднять частоту до 3,6 гигагерц (если загружено 1 ядро) или хотя бы до 3,3 гГц (если загружены все 4 ядра). Да, энергопотребление увеличится – но в допустимых пределах. И главное – сложная ресурсоёмкая задача будет выполнена быстрее (и тут же можно будет понизить частоту до «энергосберегающих» 800 мегагерц).

Ещё раз отметим: переключение частот происходит автоматически, реакции пользователя не требуется. Рост или падение частоты – почти мгновенный процесс: быстрее, чем моргание глаза. Более того, с каждым свежим поколением процессоров момент переключения частоты уменьшается – в ближайшей перспективе понизить время задержки с 50-100 наносекунд до 25-30 нс.

Итоги

Частоты понижаются не только у процессоров, но и у видеокарт, и у других компонентов компьютерных систем. Понижаются ради экономии электричества и снижения тепловыделения. Это нормальная процедура, которая не просто не должна вызывать беспокойства – это повод гордиться научно-техническим прогрессом человечества и эволюцией центральных процессоров в частности.

Экономическая ситуация и невозможность полноценного использования диапазона 800 МГц вынуждает операторов активнее развивать 4G в полосе частот 1800 МГц. Причём, большая часть экспертов считает, что к 2020 году до 50% всего покрытия будет обеспечиваться именно за счёт LTE 1800. Экономическая эффективность этого диапазона по сравнению с 2600 МГц гораздо выше, а затраты минимальны. О том, как операторы занимаются "умным рефармингом" GSM в LTE на практике, какие преимущества и недостатки это несёт, мы выяснили у технических специалистов МТС на Урале.

В настоящее время в России сети 4G работают в 83 регионах из 85. Причём в подавляющем большинстве территорий LTE работает в диапазоне 2600 МГц. И лишь в 15 регионах есть тестовые или коммерческие сети 4G 1800 МГц (Москва, Санкт-Петербург, Ленинградская и Тульская области, Краснодарский край, Башкирия, Татарстан). На Урале примеры коммерческого использования этого стандарта есть в Свердловской и Курганской областях, ХМАО, ЯНАО (оператор "Мотив"), а также в Челябинской области (МТС). И если в случае с "Мотивом" причины использования спектра GSM понятны - у компании нет лицензии на использование частот ни 800 МГц, ни 2600 МГц, то активность МТС может показаться странной. Хотя странность в данном случае объяснима.

Распределение сетей LTE в мире по диапазонам (анализ 400 крупнейших сетей LTE, данные OVUM и GSMA):

Вот какие причины такой активности приводят в самой МТС. Во-первых, экономика. LTE 1800 гораздо дешевле и эффективнее.

Площадь действия базовой станции, работающей на "голосовых" частотах 1800 МГц, в четыре раза больше, чем у оборудования в 2500-2700 МГц, и использование этого оборудования для развития сетей передачи данных позволит в кратчайшие сроки разворачивать сети, потому что одну и ту же территорию можно покрыть меньшим количеством базовых станций. При этом сигнал LTE-1800 лучше проникает в закрытые помещения, чем сигнал базовых станций, работающих в более высоких диапазонах. Увеличенная дальность радиопокрытия позволяет обеспечивать высокоскоростной сетью 4G отдаленные населенные пункты, автомобильные трассы, а также зоны с частотными ограничениями, - рассказывает Константин Кубанцев, технический директор челябинского филиала компании МТС.

Агрегация спектра 1800 и 2600 МГц при наличии в каждом из двух диапазонов полосы шириной по 10 МГц позволяет повысить пиковые скорости передачи данных с 75 Мбит/c до 150 Мбит/с, а в случае агрегации сразу трех несущих - до 225 Мбит/c. В апреле 2015 года тесты МТС в Башкортостане на частотах 1800+2600+800 МГц с суммарной шириной полосы до 35 МГц продемонстрировали пиковые скорости до 260 Мбит/с.

По оценкам производителей телеком оборудования и компаний, предоставляющих сервис оптимизации радиосети на основе геолокации абонентов, до 80% трафика генерируется в помещениях. Этот факт однозначно даёт преимущество диапазону 1800 перед 2600МГц. Потери на проникновение в помещение для 1800МГц существенно ниже, чем для диапазона 2600. Трафик соберет лучше тот диапазон, проникновение которого лучше. Разница между WCDMA2100 и DCS1800 достаточно заметна, но за счет в среднем более чувствительных терминалов 3G разница нивелируется.

Стандарт LTE-1800 поддерживает до 90% моделей LTE-устройств ведущих производителей, в том числе Apple, Samsung, HTC, Huawei, LG, Nokia, Sony, ZTE и другие. С его развитием в России пользоваться 4G-интернетом могут также владельцы гаджетов, которые не поддерживают другие распространенные в стране диапазоны LTE, такие как iPhone 5, iPad mini.

Если продолжать сравнение, то по словам Константина Кубанцева, LTE-2600 обостряет и без того напряжённую ситуацию с поиском дополнительных объектов, на которые требуется устанавливать оборудование. "В городах крайне мало зданий, на которые мы можем зайти и получить разрешения на установку оборудования от собственников. Мы постоянно сталкиваемся с отказами. На переговоры может уйти не один год".

В итоге в компании приняли решение о том, что LTE-2600 будет использоваться в самых больших городах в зонах наибольшей нагрузки по интернет-трафику. Правда, в этом случае нужно решать вопросы, связанные с обеспечением устойчивого сигнала внутри помещений, в том числе с использованием indoor-покрытия.

В остальных случаях будет использоваться LTE-1800. Под него не придётся менять существующую инфраструктуру, вкладывать серьёзные инвестиции в строительство новых базовых станций и тратить много времени.

Распределение доходов у российских операторов мобильной связи по типам трафика:

В итоге основной объем базовых станций в регионах уже через несколько лет придётся на двухдиапазонные сети - 1800/2600 МГц или LTE800/2600 МГц в зависимости от наличия частотных ресурсов в каждом конкретном регионе.

Вторая причина роста интереса со стороны МТС - ограничение на использование диапазона 800 МГц. Несмотря на то, что оператор получил соответствующие частотные присвоения и уже платит за аренду, их реализация затруднена работой систем противоракетной обороны, а также работой военных и гражданских аэродромов. Существующие правила не позволяют использовать частоты в радиусе 40 км от аэропортов. С этой проблемой операторы сталкиваются по всей России в одинаковой мере.

Вопросы полноценного использования диапазона 800 МГц стоят достаточно остро. Мы ведем активное обсуждение проблем с Минкомсвязью. Буквально, вчера в рамках нашего общения передали замминистру Дмитрию Алхазову, который курирует эти вопросы в правительстве, наши предложения. Он обещал помочь. Ну, а пока мы пытаемся работать в тех условиях, которые у нас есть сейчас, - говорит Константин Кубанцев.

На вопрос о том, почему первым регионом на Урале, где оператор начал массово запускать LTE-1800, стала Челябинская область, в компании ответили, что год назад именно на Южном Урале была закончена полная модернизация сети. В течение этого времени оборудование Motorola, работавшее без малого 10 лет, было заменено на Ericsson самого современного поколения с повсеместной поддержкой LTE-1800. На сети не осталось ни одного старого усилителя, коммутатора или свитча. Одновременно с этим была расширена ёмкость магистральной сети.

Всё это позволило нам использовать мультистандартную сеть 3G/LTE. Причём приоритет по передачи данных будет отдаваться именно LTE. Таким образом, мы будем разгружать наши сети 3G, - рассказывает Константин Кубанцев.

Под LTE-1800 в Челябинской области в МТС выделили полосу в 5 МГц из доступных 15. По словам технических специалистов оператора, этой полосы хватить для существующего количества абонентов 4G. При этом качество 2G сети и её ёмкость не пострадает. В дельнейшем в компании буду анализировать возможность увеличения полосы частот до 10 МГц в каждом конкретном населённом пункте.

Что касается шеринга 4G с "Билайн", то в МТС подчеркнули, что договорённости касаются исключительно сетей LTE800/2600 МГц. Доступ к LTE1800 будут иметь лишь собственные абоненты компании.

В настоящий момент двухдиапазонная сеть уже работает в двадцати населенных пунктах Челябинской области, в частности, в Златоусте, Миассе, а также в малых городах, таких как Озерск, Троицк, Сатка, Еманжелинск, и в местах летнего отдыха жителей и гостей региона — на озере Увильды и других. Также в 2015 году сеть LTE-1800 будет запущена в Челябинске и Магнитогорске с целью улучшения покрытия 4G внутри зданий.

В ближайшей перспективе в МТС собираются внедрить платформу Single RAN (Single Radio Access Network) с возможностью организации покрытия всех стандартов GSM, 3G и LTE с помощью одной базовой станции.

Статья пригодится тем, кто подбирает себе антенну и оборудование для усиления мобильного 3G и 4G интернет сигнала, либо репитер для усиления сотовой связи.

Частота сигнала 3G / 4G является первоначальным параметром в выборе антенны. К примеру, можно и не знать расположение базовых станций на местности - просто поймать сигнал, и определить направление по уровню покрутив антенну. Но если не знать частоты, то сигнал можно не поймать вовсе.

Важно! Все тестирования рекомендуется выполнять в точке планируемой установки антенны (с ноутбуком+модемом, в идеале на крыше), т.к. в помещении модем может не поймать сигнал в диапазоне 2600 МГц (4G), а для уличной антенны он является самым эффективным!
Ввиду того, что методы определения частоты GSM/3G/4G/4G+ различаются, рассотрим их по отдельности.

1. Мобильный метод:

1. Андройд:
Внимание! Отключите Wi-Fi!
Для тестирования частоты, используется встроеное техническое меню "Netmonitor" (Сетевой монитор), которое в каждой модели смартфона вызывается персональным кодом. Список телефонов и кодов Android таких как *#0011# или *#*#4636#*#* или *#*#197328640#*#* можно найти

Для Samsung: Отключите Wi-Fi , и выберите режим 3G либо 4G LTE. В поле ввода телефонного номера наберите комбинацию: *#0011#, после чего телефон войдет в сервисный режим с отчетом о сигнале БС, к которой вы подключены.

Значения параметров 3G:

1. uarfcn (может обозначаться как RX ): Номер канала, определяющий частоту. Если значение от 10562-10838, то у вас 3G/UMTS 2100 Мгц. Если 2937-3088, то это 3G/UMTS 900 Мгц. В нашем случае uarfcn = 10687 , следовательно частота 3G = 2100.
   
2. EcIo (Ec/Io или Ec/No): отношение уровня сигнала к уровню шума в (чем больше показатель, тем лучше). Чем ниже нагрузка (сеть свободна), тем ближе показатель EcIo стремится к 0. С нарастанием количества абонентов, уменьшаяется пропускная способность - отношение ухудшается вплоть до -12..-14 дБ, после которого согласно настройкам может произойти переключение 3G->2G. Возможно Вам стоит выбрать направление на более свободную вышку. Для 4G данный параметр обозначается как CINR .
   
3. RSCP: (Reference Signal Received Power) Мощность принимаемого сигнала который получает именно ваше устройство при подключении к БС. -70 хороший , -100 плохой.
   

Значения 4G LTE:

1. Band: Частота на которой работает вышка сети 4G. Всего их 3. В нашем случае Band:7 это частота 2600 МГц , если Band:3 то 1800 МГц , и Band:20 - частота 800 МГц . (Полный список частотных диапазонов .)
2. RSSI: Базовое значение мощности сигнала При значениях RSRP = -120 dBm и ниже LTE-подключение может быть нестабильным или отсутствовать вовсе.
3. CINR: Отношение уровня полезного сигнала к эфирному шуму. Тут всё просто: чем выше это значение, тем качество сигнала лучше. Если SINR ниже 0, то скорость подключения будет низкой, так как это означает, что в принимаемом сигнале шума больше, чем полезности, что увеличивает вероятность потериLTE соединения.

1.1 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ADNROID:

Здесь без сомнения стоит отметить приложение CellMapper способное индефицировать и отображать на экране значение рабочей частоты, информацию о вышке, о соседях, отображать вышку на карте (следует включить опцию «Рассчитать частоты GSM/UMTS/LTE») Как мы уже писали, частота отображается в значении Band. Уровень сигнала указан в поле Reference Signal Received Power (RSRP). Для работы с приложением необходимо пройти бесплатную регистрацию на сайте.

1.2 Отображение уровня сигнала в стандартных приложениях USB Модема:

Информация о уровне сигнала содержиться практически на любом 3G/ 4G LTE модеме, для этого достаточно изучить меню.

2. Тестирование с использованием USB модема (самый надежный):

Тем не менее, самым эффективным и недорогим и надежным способом установления несущей частоты сигнала интернет остается компьютер + модем , имеющий интерфейс HiLink или Stick. Ниже приводим метод тестирования программой MDMA с использованием прошивки Stick которая стоит как правило на купленных залоченных модемах Российских операторов связи.

2.1 Работа с программой MDMA:

(окно отображения параметров связи)

Важно! Перед запуском программы MDMA (Mobile Data Monitoring Aplication) необходимо закрыть все "родные" программы модема usb!!!

После запуска программа отобразит уровень сигнала, эфирных шумов, и параметры базовой станции. Здесь, наша цель - определить на какой частоте 3G & 4G LTE работает оператор , путём их перебора. Нажав кнопку "Band Config" мы вызовем окно в котором произведём не сложные действия:

1. Меняем параметр "Automatic" на "Custom"
2. 3G ставим галочку на для начала на UMTS 2100 нажимаем "ОК" и следим в главном окне за мощностью сигнала и регистрацией в сети. Если в поле появилось название оператора, и появилась галочка рядом с "Registered", то ваше оператор работает на частоте UMTS 2100 . Если регистрации не проиходит, возращаемся на приведущий шаг, снимем галочку с UMTS 2100 и устанавливаем на UMTS 900.
   
3. Если при выборе параметра (например UMTS 900) программа выдала ошибку, значит ваш модем не умеет работать в этом стандарте.
4. В сети 4G LTE последовательность и логика действий аналогична 3G, за исключение того, что все они проводятся в правой области (LTE Bands).

2.2 Анализ с помощью универсального модема с интерфейсом Hilink :

Здесь, действия аналогичны преведущему примеру, определение диапазона так же прозводится путём перебора частот.

Перейдите в Настройки -> Настройки сети, далее выбираем стандарт(LTE, UMTS или др.), устанавливаем режим "Вручную" и начинаем отмечать галочкой диапазоны, проверяя мощность сигнала RSSI на странице параметров.

Опеределение диапазона в сетях 3G:

Страница с отображением параметров сигнала

Следует отметить, что бывают случаи, когда оператор вещает интернет сразу в двух диапазонах одновременно. Например в г. Чехов М.О. ТеЛе2 в 4G работает параллельно на 800 и 2600 МГц. Мощность RSSI при этом различается, а основной частотой остается 800 Мгц. Если вы хотите обеспечить большую скорость, и для приёма задействовать обе частоты, следует использовать мультистандартную антенну поддерживающую работу по технологии LTE - A одновременно в 2 диапазонах.