Упрощенный рассказ для тех, кто еще не в теме, чего следует ожидать от перехода с LTE на LTE-A.

LTE Advanced (сокращенно LTE-A) - это очередной шаг в эволюции сетей LTE. Это новая технология, которая, как ожидается поможет справиться с активным ростом трафика беспроводных данных, а также поможет повысить средние скорости в беспроводных сотовых сетях. Это означает также лучшее покрытие, большую стабильность и быстроту сетей. То есть речь не о только о том, что скачивание данных станет быстрее.

LTE Advanced - это намного быстрее

В таблице ниже собраны данные, призванные дать идею, насколько, как ожидается, вырастут скорости беспроводной передачи данных.

Теоретически возможные скорости передачи данных практически никогда не достигаются в условиях реальной эксплуатации коммерческих сетей. Реальные скорости будут различными в различных сетях и в разных точках одной и той же сети, но все же, в среднем, мы можем ожидать, что сети LTE-A будут, как минимум в 5 раз быстрее, нежели большинство сегодняшних сетей LTE. Приятная новость для всех, кто любит видео стриминг, по крайней мере, если в ваш тариф включен достаточно большой объем передачи данных.

Как мы перейдем на LTE-A?

Запуски мобильных сетей 4G (четвертого поколения) в США происходили не гладко. Дело в том, что некоторые операторы в маркетинговом угаре решили именовать услуги своих сетей 3G, как услугами 4G. Это привело к тому, что сегодня зачастую сети LTE называют "истинными сетями 4G" или 4G LTE. Но и это, на самом деле, является прегрешением перед истиной. Первые сети LTE не отвечают требованиям, которые предъявляются к сети, которую, согласно определению МСЭ (Международного Союза Электросвязи) можно считать сетью 4G, например, по такому показателю, как пиковые скорости.
Только теперь, когда на горизонте маячит LTE Advanced, мы можем ожидать, что получим первые сети 4G. Давайте разберемся чуть детальнее, чего нам ожидать от новых сетей.

Как работает LTE Advanced

LTE-A, как ожидается, обеспечит для операторов возможность нарастить емкость их сетей, улучшить качество пользовательского опыта, улучшить возможности распределения сетевых ресурсов. Для этого используется целый набор различных технологий, ряд которых не являются новыми, но ранее не использовались в единой системе связи.
Основные принципиальные новшества, которые отличают LTE-A от LTE - это агрегация частот (CA - Carrier Aggregation), улучшенное использование многоантенных технологий (MIMO), а также поддержка релейного режима включения базовых станций (RN - Relay Nodes).

Агрегация частот обеспечивает возможность предоставлять абонентам более высокие скорости, позволяя загружать данные с использованием одновременно нескольких полос частот. Ваш смартфон в режиме CA принимает и комбинирует одновременно несколько сигналов, например, из двух несущих частот или даже из разных диапазонов частот. Комбинировать можно до 5 несущих шириной по 20 МГц каждая, собирая из гигантскую "трубу" для перекачки данных с полосой до 100 МГц.
Про MIMO уже не раз писали, это технология множественного ввода-вывода, которая может увеличивать суммарную скорость передачи данных за счет одновременной передачи сигнала с разделением потока данных между двумя или большим числом антенн. Это позволяет повысить спектральную эффективность передачи инфрмации, или, если говорить проще, способ "выжать" больше из имеющегося у оператора частотного ресурса.

Relay Nodes - это способ быстро нарастить покрытие сети в местности, где нет мощных каналов передачи цифровых данных. В этом случае радиоподсистема LTE-A сама выполняет функцию беспроводной опорной сети. Это также возможность размещать маломощные базовые станции на краях соты чтобы улучшить там покрытие и емкость.

Что нам нужно?

Считается, что LTE-A обладает обратной совместимостью с LTE. Но вы не сможете "автоматически" перейти к пользованию LTE-A, даже если ваш провайдер включит поддержку этой технологии. Вам потребуется новое абонентское устройство (устройства!), со встроенным чипом, способным поддерживать LTE-A. Такие чипы, среди прочих, готовы поставлять Qualcomm, Broadcom и Nvidia. Вероятно, в этот список можно включить и Samsung. Айфонов с поддержкой LTE-A пока не существует.

Когда мы получим сети LTE-A?

Первая в мире сеть LTE-A недавно запущена в коммерческую эксплуатацию в Южной Корее. До конца 2013 года число сетей LTE-A в мире наверняка еще вырастет, а с 2014 года запуск поддержки LTE-A станет уже рядовым явлением.
В частности, Verizon заявил, что начнет предоставлять услуги LTE-A "скоро". AT&T упоминала о планах запуска во второй половине 2013 года. Собирается запускать поддержку LTE-A и T-Mobile US.

Сохраняются, как это почти всегда бывает с передовыми технологиями, некоторые разногласия, что считать "истинным LTE-A". И, как это произошло с 4G, за которую часто выдают технологии, не отвечающие требованиям 4G по ITU версии, следует ожидать, что первые сети LTE-A вряд ли будут отвечать требованиям ITU.

Нет также ясности по вопросу, не начнут ли операторы пытаться брать дополнительные средства за услуги LTE-A? На ряде рынков это будет, веротяно, сложно внедрить, но где-то, например, в США - это вполне вероятный сценарий.

Ждать ли запуска LTE-A в России? Безусловно. Это, вполне вероятно, произойдет еще в 2013 году, если Yota сочтет необходимым приобрести у Yota Networks соответствующую возможность, а МегаФон не заблокирует это решение. С учетом имеющихся у Yota Networks двух полос частот 2х15 МГц band 7, в запуске LTE-A есть целесообразность. Также это открывает возможность улучшить услугу, предлагаемую операторами многодиапазонных сетей - в России вскоре появятся и такие (уже появились, если считать комбинацию FDD LTE и TD LTE). Если и не в 2013 году, то почти наверняка - в 2014-м, а там и разнообразие терминалов с LTE-A подоспеет.

Технология LTE – что это такое? В современном мире инновационных технологий беспроводной связи наблюдается стремительное развитие. Многие уже наверняка слышали о технологии LTE, но не каждый понимает, что это такое, и зачем оно вообще нужно.

Благодаря огромному количеству всевозможных планшетных ПК, смартфонов и ноутбуков, которые имеются на отечественном рынке, пользователи все больше и чаще нуждаются в высокоскоростном беспроводном интернет соединении. А, как известно – спрос рождает предложение. Вот и здесь, мобильные операторы, учитывая огромный спрос, просто вынуждены предоставить своим абонентам более качественное и скоростное соединение.

Именно по этой причине в современные сети мобильной связи активно внедряются новые технологии, наиболее перспективной из которых является именно технология LTE. Сегодня мы наблюдаем постепенный переход от 3G к четвертому поколению связи, и именно технология LTE позволяет сделать это плавно и незаметно для пользователей. Это объясняется тем, что реализация LTE возможна в разных частотных диапазонах.

1. Что означает LTE?

Ответ на вопрос, что значит LTE - Long Term Evolution, что в переводе на русский язык означает – длительная эволюция. Изначально в качестве четвертого поколения мобильной связи планировалось использовать технологию WiMAX, но в силу множества факторов, свидетельствующих в пользу LTE, WiMAX все же был отодвинут на второй план.

LTE – это уникальная технология построения сети мобильной связи, которая относится к четвертому поколению связи. Построена эта технология на базе IP-технологий, а это означает, технология обладает повышенной скоростью передачи информации. Стандарт LTE был разработан и утвержден международным партнерским объединением 3GPP.

Некоторые считают, что технология LTE это простое усовершенствование третьего поколения связи, однако это мнение ошибочно. На самом деле LTE – это более глубокое и значительное изменение. Это переход от систем стандарта CDMA (WCDMA) к системам OFDMA. Помимо этого технология LTE знаменует переход от системы, которая использует коммутацию каналов, к системе, использующей коммутацию пакетов (е2е IP).

Что такое стандарт LTE? Это новая система связи, которая внедряется в имеющиеся сети, и обеспечивающая более высокие скорости интернет соединений.

2. Цели разработки стандарта LTE

В первую очередь стандарт связи LTE был разработан для достижения следующих целей:

• Снижение стоимости передачи информации по беспроводной сети;
• Существенное повышение скорости передачи данных;
• Расширение спектра предоставляемых услуг и снижение их стоимости;
• Увеличение гибкости применения уже имеющихся систем мобильной связи.

Главной целью разработки стандарта LTE является увеличение скорости передачи данных по беспроводным сетям. Все остальные цели автоматически будут достигнуты при достижении первой. Интеграция технологии LTE предоставляет возможность создания высокоскоростных систем мобильной связи, которые будут оптимизированы именно для пакетной передачи дынных. При этом скорость в канале приема (download), теоритически, составляет 326 Мбит/с, а в канале отдачи (upload) – 75 Мбит/с.

Однако учитывая тот факт, что технология еще находится в стадии доработки и только начала внедряться в действующие сети фактическая скорость передачи данных немного разниться с теоритической и в идеальных условиях составляет 100 Мбит/с при приеме сигнала и 50 Мбит/с при отдаче. Стоит отметить, что на сегодняшний день даже такие показатели достигаются далеко не везде. Хотя в любом случае скорость передачи данных в сети LTE значительно выше, нежели в 3G.

3. Поддержка голосовой связи в сети LTE

Как говорилось выше, технология LTE находится в стадии доработки и только внедряется в действующие сети, однако многие задают вопрос, - режим LTE что это такое? Возможна ли в данной сети голосовая связь?

Изначально технология LTE полностью разрабатывалась на основе IP-протоколов. Из-за этого данная технология, в основной своей форме, способна поддерживать исключительно передачу данных. Однако в настоящий момент ведутся активные разработки, которые позволят операторам предложить своим абонентам некоторые решения, позволяющие использовать голосовую связь в сети LTE.

Уже сегодня разрабатываются такие IP-решения, которые предоставят такую же функциональную совместимость, бесперебойную работу, а также гибкость, какую способны предложить имеющиеся мобильные технологии второго и третьего поколений.

4. LTE на iPhone 5s и что такое LTE: Видео

Такие возможности имеются у IMS. Это мультимедийные подсистемы, которые используют протоколы IP. Именно IMS предоставляет мобильным операторам возможность оказывать услуги высококачественной голосовой связи LTE. При этом сеть LTE строится таким образом, чтобы в случае выхода абонента из зоны покрытия LTE, он автоматически переключается на 3G без потери связи.

В планах операторов мобильной связи планируется следующий сценарий развития. Для начала будет построена сеть LTE только для передачи данных. Для голосовой связи будут использоваться уже имеющиеся сети 3G и 2G. Однако с течением времени планируется полностью перейти на LTE, как для передачи данных, так и для голосовой связи (VoLTE – Voice-over-LTE) на базе IMS.

Технология VоLТЕ – это спецификация голосовой передачи трафика от систем канальной коммутации и СМС к системам пакетной коммутации. Другими словами, благодаря VоLТЕ голосовой трафик будет передаваться непосредственно через связь LTE с применением IMS.

5. Преимущества технологии LTE

В первую очередь стоит понимать, что LTE – это не революционный, а эволюционный путь в развитии мобильной связи. Ведь для внедрения данной технологии используется уже имеющаяся инфраструктура. Даже не смотря на то, что сети третьего поколения еще долго будут использоваться во всех странах мира, технология LTE и четвертое поколение связи – это будущее мобильных сетей. Это объясняется целым рядом неоспоримых и очевидных преимуществ:

• Существенно более высокая пропускная способность и, соответственно, более высокая скорость интернета;
• Простота. Технология LTE поддерживает гибкие варианты полосы пропускания с несущей частотой 1,4-20 МГц. Помимо этого данная технология поддерживает дуплексную передачу данных с возможностью разделения сигналов по частоте (FDD), а также по времени (TDD);
• Низкая задержка. Технология LTE имеет значительно меньшую задержку при передаче данных для протоколов плоскости пользователя. Это открывает массу возможностей, к примеру, у абонентов появляется возможность играть в многопользовательские онлайн-игры;
• Более широкий спектр абонентских мобильных устройств. Планируется оснащать модулями LTE не только мобильные телефоны (смартфоны) и планшетные ПК, но и ноутбуки, видеокамеры, игровые приставки, а также другие бытовые и портативные приборы.

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 связив диапазоне LTE 2600 (Band 7):

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. .

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 Band 7 (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 4 G + 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 256 QAM 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

Схемаагрегирования 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 4 G +.

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. HuaweiP 10Plus помимо прочих параметров указано:

Кроме того, этот смартфон имеет встроенную антеннуMIMO 4x 4 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 Huawei и 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, LTE 800 и LTE 2600, 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. Что из этого получится (и получится ли вообще хоть что-то), можете написать в комментариях к статье.

Отмечу здесь, что антенна NITSA -5 MIMO 2x 2 фактически реализует эту схему. Отличие в том, что в NITSA -5 функцию диплексеров выполняют сами широкополосные излучатели антенны, т.к. каждый из них принимает соответствующим образом поляризованные сигналы из диапазонов 790÷960/1700÷2700 МГц одновременно.Напомню, чтоупомянутая антенна состоит из двух широкополосных облучателей, разнесенных на определенное расстояние и ориентированных так, что их векторы поляризации ортогональны.

В целом, эта антенна хорошо приспособлена для приема 4 G + на небольших расстояниях (до 5 км при наличии прямой видимости БС) , т.к. позволяет принимать любую комбинацию частот LTE - A и адаптирует MIMO 4 x 4 к широко распространенным модемам Cat .4, имеющих только два входа MIMO 2 x 2.

Как узнать параметры LTEсвоего 4G-сигнала

Интерфейс широко распространенного модема Huawei 3372 дает почти всю информацию о параметрах 4G -сигнала. На главной странице интерфейса видим, что принимаем сигнал LTE , оператора сотовой связи, приблизительный уровень сигнала в виде 5 полосок, а также значок, показывающий, что связь установлена - стрелочки верх-вниз.

Определить частотный диапазон (Band ) и стандарт передачи данных (разнос данных - FDD или TDD ) можно на следующей вкладке:

Выставив предпочтительный режим «только LTE », сняв галочку с параметра «все поддерживаемые», можно по очереди перебирая диапазоны узнать - на какой частоте вы получаете сигнал. Если сигнал принимается, то вверху справа будет отражаться информация, как на скриншоте, если приема нет, то появится надпись «Сигнала нет». После всех изменений не забудьте нажать кнопку «Применить».

Но не все так просто. Все вышесказанное прекрасно работает для диапазонов стандарта FDD . Выставить диапазон TDD не удается. Точно знаю, что в Москве МТС раздает LTE в диапазоне Band 38, т.е. частота 2600, тип передачи TDD . Попытка выставить этот диапазон для сим-карты МТС не удается, модем перегружает страницу и возвращается к предыдущему состоянию. При этом можно установить B 7 и B 3 как по отдельности, так и одновременно.

Измерения, проведенные на смартфоне с Андроид 7.0 и встроенным модемом Cat .12, показали следующий результат.

Отмечу, что Андроид 7.0 в отличие от более младших версий умеет измерять параметры сигнала и передавать данные приложениям, которые их запрашивают у ОС. На скриншоте видно, что на самом деле МТС (на скриншоте МГТС, это одно и то же) раздает LTE в диапазоне Band 38, т.е. в формате TDD .

Возможная причина такой ситуации заключается в том, что модемы серии Е3372 выпускаются в двух модификациях - Е3372H и Е3372S . У меня модем с буквой H на конце, разлоченный и перепрошитый в HiLink.У модемов E3372Н серийный номер начинается с комбинации G4P, а у E3372S - L8F. Допускаю, что модемы серии S умеют настраиваться на В38, но проверить не могу, т.к. не имею под рукой соответствующего модема.

Таким образом, интерфейс модема HiLink дает почти всю информацию о параметрах LTE -сигнала. Однако, при определении частотного диапазона (Band ) может допускать ошибки, когда передача данных осуществляется в формате TDD . Для определения «бэнда» целесообразно пользоваться другими инструментами, в частности приложениями, работающими под Андроид 7.0 и соответствующими смартфонами.

Ссылки

При написании статьи помимо ссылок, указанных в тексте, использованы следующие материалы.

С уважением, ваш dmitryvv

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

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).