Что такое umts в смартфоне?

UMTS что это такое в телефоне — Разбираемся детально

Задумываться о возможностях UMTS, что это такое в телефоне и чем отличается такая технология, приходилось не каждому владельцу мобильного устройства. Притом что это третье поколение связи, которое используется в любом современном смартфоне и большинстве кнопочных моделей вместе с более современными версиями HSPA и HSPA+.

История и распространение

Разработку UMTS начали в 1992 году для распространения в странах Европы. Предполагалась, что она будет использоваться только для передачи голоса, но позднее к её возможностям добавили передачу других видов информации.

Основные этапы развития можно представить в виде следующего списка:

• в 1998 году была представлена первая спецификация для одного из конкурентов UMTS – CDMA2000;
• в 1999 в Соединённых Штатах сделали первый звонок с помощью пока ещё опытной сети CDMA;
• в 2000 были получены первые лицензии на ввод изобретения;
• в 2001 UMTS впервые открыто протестировали и ввели в эксплуатацию;
• в конце 2001 года были сделаны первые роуминговые вызовы между Испанией и Токио – для них использовался телефон с процессором Qualcomm MSM5200;
• в 2003 число пользователей связи третьего поколения достигло 30 миллионов человек;
• в 2010 на 3G перешло 540 миллионов абонентов.

Суть технологии

Переход мобильных операторов на UMTS позволил улучшить скорость связи, повысить функциональность и количество услуг.

Для абонентов нововведение предоставило такие преимущества:

• Высокая скорость доступа к Интернету. В отличие от 2G, обеспечивающего прослушивание музыки, просмотр текста и изображений, новое поколение даёт возможность просмотра видео с разрешением 480p. Максимальная скорость соответствует требованиям для видео в формате HD (720p). Для просмотра FullHD понадобится выбирать уже более современные технологии.
• Улучшение качества сигнала. Вероятность того, что связь оборвётся, в несколько раз ниже, чем при использовании GSM.
• Повышенная безопасность. Риск перехвата данных меньше, чем у связи 2G – при прослушивании возможные злоумышленники услышать только шум.
• Снижение энергопотребления смартфонов и планшетов. Расстояние до передающей информацию вышки меньше, чем для GSM, поэтому мобильное устройство намного дольше работает на одном заряде аккумулятора.

Мобильным операторам связь UMTS позволила унифицировать разнообразные системы беспроводного доступа и увеличить ассортимент предложений для своих клиентов.

Недостатки здесь тоже есть. Несмотря на необходимость таких систем для большинства пользователей, зона покрытия UMTS значительно меньше по сравнению с 2G. Так, отправляясь в отдалённые от центра России регионы, можно попасть в такие районы, где отсутствует поддержка 3G при наличии 2G.

В Европе разницы практически нет – если не считать страны Скандинавского полуострова, покрытие 3G и 4G практически стопроцентное.

Основные возможности

В соответствии с требованиями международной организации ITU, 3G-технологии должны обеспечивать передачу информации и голоса. Средняя пропускная способность зависит от мобильности абонентов:

• при скоростном перемещении со скоростью до 120 км/ч – не меньше 144 Кбит/с (этот уровень состоит из «макросот», покрывающих городские и пригородные зоны радиусом до 300 км);
• при скорости на уровне пешехода – от 384 Кбит/с («микросоты», покрывающие локальные области типа зданий и целых групп построек радиусом до 20 км);
• для неподвижного абонента – 2 Мбит/с («пакосоты» радиусом несколько десятков метров для поэтажного покрытия).

Стандарт применялся и продолжает использоваться не только мобильными телефонами, но и планшетами, и модемами, которые можно подключать к ноутбуку или ПК для беспроводного соединения с Интернетом. Технология поддерживается и компьютерами, оборудованными модулем 3G.

Структура и оборудование

Система коммутации UMTS сначала практически не отличалась по структуре от предыдущего поколения 2G. Она включала коммутационные центры типа MSC (Mobile Switching Centre) для управления соединениями и тарификацией, а также регистры AUC, HLR и VLR, где хранились абонентские данные.

Более современная версия той же системы включала уже два типа устройств – MSC-Server и MGW. Первые отвечали за тарифы, аутентификацию и соединения, вторые представляли собой подчинённые серверам коммутационные поля.

Заметно изменилась в новой технологии подсистема базовых станций, благодаря которой сеть и получила такие преимущества, как высокая скорость передачи данных:

• Контроллеры RNC – центральные элементы системы, решающие множество задач, от контроля радиоресурсов и шифрования данных до распределения ресурсов между всеми абонентами и установления соединения через подсистему. Количество функций контроллеров заметно увеличилось по сравнению с технологией 2G.
• NodeB – базовые станции стандарта UMTS, в функции которых входит преобразование полученных от RNC сигналов в передаваемые отдельным телефонам широкополосные радиосигналы. Станции не принимают решений об изменении пропускной способности и выделении ресурсов, играя роль всего лишь мостов между контроллерами и абонентами.
• UE или User Equipment – абонентское оборудование (3G-модем, поддерживающий технологию телефон, компьютер или планшет).

Принципы работы

К основным преимуществам использования сетей 3G относят экологическую безопасность. Максимальная мощность излучения их передатчиков не больше 200 мВт, средняя не превышает 20-40 мВт.

Среди других особенностей стандарта – усиленная защита от прерывания сигнала при движении.

В результате от первого источника информации данных поступает всё меньше, от других, принимающих эстафету – всё больше. Постепенно информация начинает передаваться абоненту только от одной, ближайшей к нему станции.

Частотное и временное разделение каналов приводит к задержке передачи сведений и обрыву связи, после чего абоненту приходится заново подключаться к Интернету или перезванивать собеседнику.

Дополнительные параметры

Интерфейс системы UMTS состоит из каналов, ширина полосы которых для каждого соединения составляет 5 МГц. Это в 4 раза больше по сравнению с конкурирующим 3G-стандартом CDMA2000 с 1,25-мегагерцными полосами.

Это обеспечивает технологии ряд преимуществ по сравнению с W-CDMA – сетями, использующими спектр неэкономично.

Спектр частот, используемый стандартом UMTS:

• для передачи данных от мобильных терминалов до базовых станций – от 1885 МГц до 2025 МГц (Uplink);
• для того чтобы информация передавалась от станций к терминалам – частоты от 2110 до 2200 МГц (Downlink);
• для передачи данных в Соединённых Штатах – немного изменённые из-за особенностей местной связи частотные диапазоны 1710-1755 МГц и 2110-2155 МГц .

Существуют и нестандартные диапазоны, используемые в отдельных регионах и конкретными компаниями.

Например, американский оператор AT&T Mobility применяет полосы от 850 до 1900 МГц. Финские власти поддерживают стандарт UMTS900, достаточно редкий и использующий диапазон 900 МГц. В проекте по развитию технологии участвовали такие компании как Elisa и Nokia.

UMTS в 2021 году

UMTS обеспечивает высокую скорость передачи данных даже при движении. Использовать её можно для решения разных задач – но распространение стандарта практически прекращено из-за появления более современных версий.

Четвёртое поколение технологии (LTE или 4G) обеспечивает передачу информации при движении абонента на скорости до 100 Мбит/с, превышая показатели UMTS в 50 раз.

Пользователи, которые получают доступ, передвигаясь с небольшой скоростью или оставаясь неподвижными, могут рассчитывать на 1 Гбит/с – больше, чем способны передавать некоторые проводные маршрутизаторы.

Пятое поколение связи действует на базе телекоммуникационных стандартов, которые следуют за технологией 4G. Система пока ещё не до конца разработана и введена, а большинство мобильных устройств не комплектуется необходимыми модулями.

Предполагается, что такая связь повысит надёжность передачи данных, уменьшить энергопотребление и скорость доступа к Интернету.

Прогнозы развития современных сетей предполагают постепенный переход с 3G и 4G к пятому поколению. Инфраструктура 5G к 2030-м годам обеспечит больше 20 миллионов рабочих мест, повысив значимость Интернета вещей IoT.

Тестирование технологии уже началось в 2018 году. Предполагаемая скорость передачи данных первых версий системы – до 20 Гбит/с. Величина задержки при отправке информации – не больше 4 мс.

Эппл собирается создать свою систему, отличающуюся от аналогов длиной волны и частотой, а первые тесты начнутся во второй половине 2019 года. А если «правило 10 лет» окажется верным, к 2030 году можно ожидать и ещё одну сеть – 6G (10-30 Гбит/с, 1 мс задержки).

UMTS и LTE частоты в России: стандарты нового поколения

Развитие стандартов GSM 900, GSM E900, GSM 1800 способствовало улучшению каналов коммуникации, однако не решало проблему доступа к интернету на том уровне, как того требует современный человек.

Эти стандарты относились ко второму поколению (2G), в котором для передачи данных использовались протоколы EDGE, GPRS, что позволяло достичь скорости до 473,6 Кбит/с – катастрофически низкой для современного пользователя.

На сегодняшний день стандарты сотовой связи одним из наиболее важных требований определяют скорость передачи данных и чистоту сигнала. Очевидно, что это влияет на развитие рынка мобильных операторов. Так в свое время в России появились 3G сети, которые завоевали массовое внимание пользователей. А теперь именно по этой причине увеличивается количество людей, которые выбирают 4G.

Особенность стандарта UMTS

Главная особенность, которая отличает стандарт UMTS от GSM, заключается в том, что использование протоколов WCDMA, HSPA+, HSDPA дает возможность пользователям получить доступ к более качественному мобильному интернету. При скоростях от 2 до 21 Мбит/сек можно не только передавать больший объем данных, но даже совершать видео звонки.

UMTS покрывает более 120 крупнейших российских городов. Это стандарт, в котором популярные ныне мобильные операторы (МТС, Билайн, МегаФон и Скайлинк) предоставляют услугу 3G-интернета.

Не секрет, что высокие частоты более эффективны для обмена данными. Однако в России есть свои нюансы, которые делают невозможным использование в некоторых регионах, к примеру, UMTS частоты 2100 мГц.

Причина проста: частота UMTS 2100, которая активно используется для 3G-интернета, на препятствиях быстро садится. Это означает, что качественному сигналу мешают не только расстояния до базовых станций, но также повышенная растительность. Кроме того, некоторые регионы для этой частоты практически закрыты из-за работы систем ПВО. Так, в Юго-Западной части Московской области размещено несколько военных баз, и соответственно, введено негласное табу на использование данной частоты.

В такой ситуации для 3G-интернета применяется UMTS 900. Волны в этом частотном диапазоне имеют более высокую проникающую способность. В то же время, на такой частоте скорость передачи данных редко достигает 10 мбит/сек. Тем не менее, если учесть, что еще несколько лет назад во многих городах даже подумать не могли об интернет-покрытии, это не так уж и плохо.

На данный момент с популярным UMTS900 показывают отличные результаты Huawei E352 и более стабильный вариант E352b, а также E372, E353, E3131, B970b, B260a, E367, E392, E3276.

LTE: в каких диапазонах будет работать стандарт будущего?

Логичным развитием UMTS стали разработки в 2008-2010 гг. LTE – нового стандарта, цель которого заключается в том, чтобы повысить скорость обработки сигнала и пропускную способность, а в техническом плане – упростить сетевую архитектуру и тем самым сократить время при передаче данных. В России же сеть LTE официально запущена в 2012 году.

Именно технология LTE определяет развитие в нашей стране мобильного интернета нового поколения – 4G. Это означает доступ к онлайн-трансляциям, быстрой передаче файлов большого объема и другим преимуществом современного интернета.

На данный момент 4G интернет поддерживается стандартами LTE 800, LTE 1800, LTE 2600, при чем используются протоколы LTE Cat.4, Cat.5, Cat.6. Это позволяет в теории получить скорость передачи данных до 100 Мбит/с на отдаче и до 50 Мбит/с на приеме.

Высокие частоты LTE становятся идеальным решением для регионов, где плотность населения достаточно высокая и где такая скорость передачи данных очень важна. К ним относятся, например, крупные промышленные города. Тем не менее, если все операторы станут работать только в диапазоне LTE 2600 – моментально возникнет проблема с покрытием радиосигнала.

Сейчас воспользоваться преимуществами технологии 4G могут жители Москвы, Санкт-Петербурга, Краснодара, Новосибирска, Сочи, Уфы и Самары. На территории России Yota стала одним из первых операторов, которые развивали четвертое поколение мобильных стандартов. Теперь к ним присоединились и такие крупные операторы, как Мегафон и МТС.

Оптимальным сегодня считается развитие LTE 1800: эта частота является более экономичной и позволяет выйти на рынок новым компаниям, которые предлагают услуги мобильной связи. Еще дешевле строить сети на частоте 800 МГц. Таким образом, можно предугадать, что именно LTE 800 и LTE 1800 будут наиболее популярными среди операторов и, соответственно, у нас с вами.

Частоты LTE различных мобильных операторов

— Мегафон: частоты LTE 742,5-750 МГц / 783,5-791 МГц, 847-854,5 МГц / 806-813,5 МГц, 2530-2540 МГц / 2650-2660 МГц, 2570-2595 МГц (лицензия на Москву и Московскую область);

— МТС: частоты LTE 720—727,5 MHz / 761—768,5 МГц, 839,5-847 МГц / 798,5-806 МГц, 1710-1785 МГц / 1805-1880 МГц, 2540-2550 МГц / 2660-2670 МГц, 2595—2620 МГц (лицензия на Москву и Московскую область);

— Билайн: частоты LTE 735-742,5 МГц / 776-783,5 МГц, 854,5-862 МГц / 813,5-821 МГц, 2550-2560 МГц / 2670-2680 МГц.

— Ростелеком: частоты LTE 2560-2570 / 2680-2690 МГц.

— Yota: частоты LTE 2500-2530 / 2630-2650 МГц.

— Теле2: частоты 791-798,5 / 832 — 839,5 МГц.

Усиление сигнала на разных частотах

Когда вы попадаете в зону неуверенного приема сигнала или на большое расстояние отдаляетесь от базовой станции своего оператора, без дополнительной антенны не обойтись.

Направленные антенны UMTS 900 сигнала имеет элементарную комплектацию и позволяют значительно повысить уровень связи. При этом более стабильным становится не только Интернет-соединение, но и качество передачи голоса во время телефонного разговора. Без антенны UMTS 2100 не обойтись, если вы хотите использовать интернет во время поездки: из-за постоянного переключения от вышки к вышке скорость передачи данных катастрофически падает.

Направленные антенны LTE 800 и антенны LTE 1800 – оптимальный вариант для усиления 4G сигнала в соответствующих частотах. У этих стандартов более высокая проникающая способность и дальность сигнала.

Тем не менее, скорость передачи данных выше у LTE 2600, благодаря чему 80% пользователей в Москве уже перешли на этот стандарт. И покупка антенны LTE 2600 является обязательным условием для тех, кто выбрал 4G LTE 2600 (Мегафон, МТС, Билайн, Ростелеком, Yota), чтобы получить максимальную скорость работы интернета. Усилитель LTE сигнала позволит гарантировано получить стабильную передачу данных на высоких частотах.

Решения от GSM-Репитеры.РУ

Специалисты компании GSM-Репитеры.РУ продолжают исследовать новые технологии на рынке сотовой связи и скоростного интернета. Благодаря этому мы оперативно предоставляем клиентам необходимое оборудования для усиления сигнала.

К вашим услугам в Каталоге – различные варианты антенн и репитеров, которые помогут получить качественный сигнал даже в экстремальных условиях.

Что такое 2G, 3G: UMTS, HSDPA, HSPA+, DC-HSPA+ и 4G (LTE)

Идея беспроводной мобильной связи зародилась в головах ученых еще в начале 20-го века. Работы по созданию системы радиотелефонной связи активно велись и в западных странах и в Советском Союзе, однако первая рабочая модель сотового телефона появилась в лишь в 1973 году, когда американская компания Motorola представила миру DynaTac — первый прототип портативного сотового телефона.
Сегодня жизнь человека практически невозможно представить без мобильных устройств, использующих технологии беспроводной связи. За последние 35 лет сменилось 4 поколения сотовой связи, и на смену четвертому приходит пятое поколение, внедрение которого ожидается к 2020 году. Об истории развития сотовой связи, поколениях и применяемых технологиях пойдет речь в данной статье.

Первое поколение — 1G

Все стандарты первого поколения были аналоговыми и имели массу недостатков. Проблемы были как с качеством сигнала, так и с совместимостью технологий.
Среди стандартов мобильной связи первого поколения, наибольшее распространение получили следующие:
• AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная подвижная телефонная служба). Использовался в США, Канаде, Австралии и странах Южной Америки;
• TACS (Total Access Communications System — тотальная система доступа к связи) Использовался в европейских странах, таких как Англия, Италия, Испания, Австрия и ещё ряд стран;
• NMT (Nordic Mobile Telephone – северный мобильный телефон). Применялся в скандинавских странах.
• TZ-801 (TZ-802,TZ-803), разработанные в Японии.
Не смотря на имеющиеся проблемы с качеством и совместимостью стандартов, аналоговым сетям мобильной связи все же нашли коммерческое применение. Первыми это сделали японцы в 1979 году, затем в 1981 году аналоговая сеть была запущена в Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции, и в 1983 году в США.

Второе поколение — 2G

В 1982 году Европейской конференцией почтовых и телекоммуникационных ведомств была сформирована рабочая группа, названная GSM (франц. Groupe Spécial Mobile — специальная группа по подвижной связи). Целью создания группы, является изучение и разработка пан-Европейской наземной системы подвижной связи общего применения.
В 1989 году изучение и разработку второго поколения мобильной связи продолжил Европейский институт стандартов в телекоммуникации. Аббревиатура GSM тогда приобрела иное значение — Global System for Mobile Communications (глобальная система для подвижной связи).
В 1991 году появились первые коммерческие мобильные сети второго поколения. Главным отличием сетей второго поколения от первого является цифровой метод передачи данных. Технологии передачи данных в цифровом виде позволили внедрить сервис обмена текстовыми сообщениями (SMS), а позднее, с помощью протокола WAP (Wireless Application Protocol — беспроводной протокол передачи данных) стал возможен выход в Интернет с мобильных устройств. Скорость передачи данных в сетях второго поколения составляла не более 19,5 кбит/с.
Дальнейший рост потребности пользователей в мобильном интернете послужил толчком для разработки сетей следующих поколений. Промежуточными этапами между сетями 2G и 3G стали поколения, условно называемые 2,5G и 2,7G.
Поколением 2,5G обозначили технологию GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования), которая позволила увеличить скорость передачи данных до 172 кбит/с в теории, и до 80 кбит/с в реальности.
Поколением 2,7G назвали технологию EDGE (EGPRS) (Enhanced Data rates for GSM Evolution), которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G. Скорость передачи данных в таких сетях теоретически может достигать 474 кбит/с, однако на практике редко доходит до 150 кБит/с.

Третье поколение — 3G

Работы по созданию технологий третьего поколения начались в 1990-х годах, а внедрение состоялось только в начале 2000-х (в 2002 году в России). Разработанные к тому времени стандарты основывались на технологии CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением).
Третье поколение мобильной связи включает 5 стандартов: UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT и UWC-136. Наиболее распространенными из них являются стандарты UMTS/WCDMA и CDMA2000/IMT-MC. В России популярность получил стандарт UMTS/WCDMA. Далее предлагаем остановиться на основных технологиях 3G:

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System – универсальная сисема мобильной электросвязи) – технология сотовой связи разработанная для внедрения 3G в Европе. Используемый диапазон частот 2110-2200 МГц. (зачастую ширина канала 5 МГц). Скорость передачи данных в режиме UMTS составляет не более 2 Мбит/с (для неподвижного абонента), а при движении абонента, в зависимости от скорости движения, может опуститься до 144 Кбит/с.

HSDPA

HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) – первый из семейства протоколов сотовой связи HSPA (High Speed Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных), основанный на UMTS технологии. Данный протокол и последующие его версии позволили значительно увеличить скорость передачи данных в сетях 3G. В первой своей реализации протокол HSDPA имел максимальную скорость передачи данных 1,2 Мбит/с. Скорость передачи данных в следующей реализации протокола HSDPA составляла уже 3,6 Мбит/с. На этот момент 3G модемы получили большую популярность и у большинства пользователей были модемы поддерживающие именно этот стандарт, наиболее популярные модель Huawei E1550, ZTE mf180 (такие экземпляры встречаются до сих пор). В результате дальнейшего развития протокола HSDPA удалось увеличить скорость сначала до 7,2 Мбит/с (наиболее популяные модемы Huawei E173, ZTE MF112), а затем до 14,4 Мбит/с. (Huawei E1820, ZTE MF658) Вершиной технологии HSDPA стала технология DC-HSDPA скорость которой могла достигать 28.8 Мбит/с. DC-HSDPA по сути двухканальный вариант HSDPA.

HSPA+ – технология, базирующаяся на HSDPA, в которой реализованы более сложные методы модуляции сигнала (16QAM, 64QAM) и технология MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный вход множественный выход). Максимальная скорость 3G может достигать 21 Мбит/с. Подобную технологию уже относят к 3,5G.

DC-HSPA+

DC-HSPA+ технология с самым быстрым 3G Интернетом 42,2 Мбит/с. По сути это двухканальный HSPA+ с шириной канала 10 МГц. Часто это технологию называют 3.75G.

Все устройства, поддерживающие режим работы в сетях третьего поколения, поддерживают также стандарты предыдущих поколений. К примеру, уже устаревший на сегодняшний день USB-модем Huawei E173 для сетей 2G/3G поддерживает стандарты GSM, GPRS, EDGE (до 236,8 Кбит/c), UMTS (до 384 Кбит/c), HSDPA (до 7,2 Мбит/с), т.е. стандарты сетей как второго так и третьего поколений. Максимальная скорость с которой может работать данное устройство равна 7,2 Мбит/с. Более «продвинутая» модель Huawei E3131 для сетей 2G/3G поддерживает набор стандартов, включающий кроме вышеперечисленных еще и HSPA+. Максимальная достижимая скорость загрузки данных на этом устройстве значительно больше и составляет 21 Мбит/сек. Но следует учесть, что максимальная теоретическая и реальная скорости отличаются довольно сильно.Например на модемах huawei E1550, zte mf180, где максимальная скорость 3.6 Мбит/с, на практике можно добиться скорости 1-2 Мит/с, на модемах Huawei E173, ZTE MF112 (максимальная скорость 7,2 Мбит/с) на практике 2-3,5 Мбит/с, это при условии хорошего уровня сигнала и низкой загруженности вышки мобильного оператора. Одним из факторов повышения скорости 3G Интернета является использования модема поддерживающего максимальную скорость 3G. Мы рекомендуем модем Huawei E3372, он не только поддерживает максимальную скорость 3G Интернета (до 42,2 Мбит/с), но и 4G (до 150 Мбит/с). Кто то может возразить и сказать что в его «дыре» 4G не будет никогда, однако не забывайте, что несколько лет назад вы и о 3G не мечтали. Технологии не стоят на месте!

Четвертое поколение — 4G

На смену еще не исчерпавшему свои возможности 3G приходят новые технологии, технологии четвертого поколения (4G), в большей степени отвечающие запросам времени. Технологии поколения 4G обозначили совершенно новые требования к качеству сигнала связи и его стабильности.
Детищем совместных исследований компаний Hewlett-Packard и NTT DoCoMo в области разработки технологий передачи данных в беспроводных сетях четвертого поколения стали стандарты LTE и WiMax.
• Стандарт WiMAX был разработан в 2001 году организацией WiMAX Forum, в состав которой входят такие производители, как Samsung, Huawei Technologies, Intel и другие известные компании. Концептуально WiMAX является продолжением беспроводного стандарта Wi-Fi. Версии стандарта WiMAX подразделяются на фиксированные, предназначенные для неподвижных абонентов, и мобильные, для движущихся абонентов со скоростью, не превышающей 115 км/час. Первая коммерческая WiMAX-сеть была запущена в эксплуатацию в Канаде в 2005 году.
• Стандарт LTE (Long-Term Evolution — долговременное развитие) по сути является продолжением развития стандартов GSM/UMTS и первоначально не относился к четвёртому поколению мобильной связи. На сегодняшний день именно LTE является основным стандартом сетей четвертого поколения (4G). Впервые представленный вышеупомянутой компанией NTT DoCoMo, крупнейшим в мире японским оператором сотовой связи, стандарт LTE, в десятом его релизе LTE Advanced, был избран Международным союзом электросвязи в качестве стандарта, отвечающего требованиям беспроводной связи четвертого поколения. Первая коммерческая реализация LTE-сети была осуществлена в 2009 году в Швеции и Норвегии.
Максимальная теоретическая скорость передачи данных в LTE-сетях составляет 326.4 Мбит/с. На практике скорость передачи данных существенно зависит от используемой оператором ширины диапазона частот. Наибольшую ширину диапазона частот на сегодняшний день имеет сотовый оператор Мегафон (40 МГц), что является серьезным преимуществом перед другими отечественными операторами сотовой связи, которые используют ширину 10 МГц. Максимальная скорость передачи данных в LTE-сети при ширине диапазона 10 МГЦ равна 75 Мбит/с. Ну а предельная скорость передачи данных при использовании ширины диапазона 40 МГц может достигать 300 Мбит/с.

Пятое поколение — 5G

Работы по разработке новых стандартов беспроводной передачи данных идут не останавливаясь. В основном при спонсорской поддержке одного из крупнейших производителей сетевого оборудования китайской компании Huawei. Повсеместное внедрение технологий пятого поколения прогнозируется в 2020 году. Однозначных сведений относительно максимальных скоростей передачи данных в сетях 5G пока нет, однако известно, что в опытных испытаниях сетей 5G удавалось достичь скорости 25 Гбит/с. Это в десятки раз превышает максимальные значения скорости передачи данных в сетях четвертого поколения.

Что такое UMTS в телефоне и планшете?

Английская аббревиатура UMTS расшифровывается как Universal Mobile Telecommunications System, или Универсальная (всеобщая) мобильная система телекоммуникации.

Этот стандарт связи был разработан Европейским институтом телекоммуникационных стандартов для увеличения скорости передачи пакетов данных при использовании сотовых сетей. Этот стандарт передачи данных отличается коренным образом от привычного GSM как способом кодирования, так и скоростью передачи данных.

Сети, построенные на его основе, используют новые интерфейсы и компоненты. Эту сеть в обиходе нередко называют 3GSM, так как она предлагает более высокие возможности и качество связи, чем GSM, являясь по отношению к ней сетью следующего поколения.

Принцип работы UMTS

Система UMTS предполагает создание четырехзонной системы связи, в зависимости от зоны варьирует пропускная способность станций. Передача данных между пользователями, находящимися в одной зоне, максимально высока, и снижается с переходом от одной зоны к другой.

– Базовой, или наименьшей зоной является так называемый пикоэлемент, диаметр которого составляет несколько десятков метров. В этой зоне пользователям гарантируется максимальная пропускная способность, гарантируемая стандартом примерно 2 МБ/с. Это скорость передачи информационных пакетов, на которую не влияют ведущиеся одновременно с передачей данных разговоры по телефону. Соответственно, и обмен пакетами информации не воздействует на качество телефонной связи.

– Следующая зона, диаметром несколько сотен метров, называется микроэлементом и может содержать любое количество входящих в нее пикоэлементов. Внутри микроэлемента обмен данными поддерживается на скорости от 384 до 512 КБ/с. При перемещении пользователя внутри микроэлемента возможно, что он войдет в пикоэлемент второго пользователя, и тогда скорость обмена пакетами информации возрастет до максимальных 2 МБ/с.

– Третья зона, названная макроэлементом, имеет диаметр в несколько километров (в зависимости от наличия препятствий для радиосигнала). Скорость передачи данных в ней между разными микроэлементами составляет 384 КБ/c и остается постоянной, несмотря на то, войдет ли пользователь при перемещении в микроэлемент, или нет.

– Самая большая зона в системе UMTS – мировой элемент. Внутри нее реализуется взаимодействие разных операторов мобильной связи, нередко расположенных в разных странах или даже на разных континентах. Возможна даже коммуникация с абонентами сетей, функционирующих по другим стандартам, не сопряженным с UMTS. Такова общая структура системы связи UMTS.

Преимущества связи UMTS

1. Макроэлементы, как правило, обеспечиваются только частичным покрытием, благодаря чему создается резерв связей. В случае аварии либо перегрузки одной из базовых станций появляется возможность беспроблемной реконфигурации – переключения связей на соседние станции.

2. Пользователи, едущие во время сеанса связи, например, на поезде или в автомашине, долгое время находятся внутри одного макроэлемента, поэтому передача от одного макроэлемента к другому осуществляется максимально мягко, не увеличивая нагрузку на сетевую инфраструктуру.

3. Передача данных происходит не на одной фиксированной частоте – для этого используется три разных диапазона. В пределах пикоэлемента работает канал 35 МГц, обеспечивая пропускную способность, достигающую 2 МБ/с. Обмен пакетами между двумя микро- либо макроэлементами происходит на несимметричных каналах на частоте 30 МГц либо на симметричных на частоте 60 МГц (для телефонных разговоров).

4. Снижение скорости передачи при возрастании расстояния обусловлено различными алгоритмами, с помощью которых реализуется соединение. Наиболее высокопроизводительный алгоритм работает для пикоэлементов, однако низкая помехоустойчивость сигнала является его наиболее весомым недостатком. Для микроэлементов используется деление диапазона, улучшающее помехоустойчивость, но снижающее пропускную способность ретрансляционных станций. Макроэлементы и мировые элементы используют алгоритм, идентичный принципу связи GSM для обеспечения совместимости различных сетей.

5. Благодаря небольшим размерам пикоэлементов появилась возможность максимально точного позиционирования абонента на карте. На основе этого работают многочисленные услуги информирования о близлежащих достопримечательностях, магазинах, банкоматах, кафе и т.д.

Стандарты передачи данных в сотовых сетях (3G, GPRS, EDGE, UMTS, WCDMA, HSDPA, HSUPA, HSPA, HSPA+, LTE, 5G).

Стандарты передачи данных в сотовых сетях (3G, GPRS, EDGE, UMTS, WCDMA, HSDPA, HSUPA, HSPA, HSPA+, LTE, 5G).

Наиболее распространённой технологией 4G в мире и в России в частности стал стандарт LTE. В этом смысле, LTE и 4G — синонимы. Стандарты 4G, как и 3G, разрабатывались с одной и той же ключевой целью: сделать услугу мобильного интернета лучше. В эволюции беспроводных технологий 3G стоит ступенькой ниже 4G. В свое время появление 3G-интернета открыло новую эру мобильного интернета, но сегодня 3G уступает 4G по скорости передачи данных. 3G используется уже почти 20 лет, тогда как 4G начали разрабатывать лишь с 2008 года.

3G (технология мобильной связи третьего поколения) — это набор услуг, который объединяет в себя высокоскоростной мобильный доступ к сети интернет, а также технологию радиосвязи. 3G строится на основе пакетной передачи данных. Данный вид связи работает на границе дециметрового и сантиметрового диапазона, скорость передачи данных составляет до 3,6 Мбит/с. Такой доступ в интернет позволяет не только быстро загружать страницы сайтов или картинки, но и смотреть видеоролики в режиме онлайн.

3G включает в себя пять стандартов семейств: UWC-136, DECT, TD-CDMA/TD-SCDMA, CDMA2000/IMT-MC и UMTS/WCDMA. Самые популярными стандартами в мире были CDMA2000 и UMTS, в основе которых лежит технология CDMA.

Согласно регламенту ITU (International Telecommunications Union) т.е. Международный Союз Электросвязи, сети третьего поколения должны были поддерживать скорость передачи:

— 2048 Кбит/с для неподвижных объектов.

— 384 кбит/с для абонентов с низкой скоростью передвижения (до 3 км/час).

— 144 кбит/с для абонентов с высокой скоростью передвижения (до 120 км/час).

В России сети 3G появились в 2002 году.

GPRS

GPRS — это представитель связи поколения 2,5G. Давным-давно морально устаревший, но до сих пор использующийся. Скорость передачи данных самая низкая. 144 килобита в секунду (18 килобайт в секунду). Помимо самой маленькой скорости имеет еще один существенный минус. Так как в сетях GSM больший приоритет отдается голосу, то на передачу данных выделяется то, что осталось.

EDGE

Следующий в хронологии стандарт EDGE — он представляет из себя всего лишь надстройку над предыдущим GPRS. Скорость передачи данных достигает 236 килобита в секунду. Страдает теми же болячками что и GPRS. Призван улучшить сети второго поколения, поэтому и зовется 2,75G.

UMTS

Сети стандарта UMTS с различными технологиями. Первая из них W-CDMA. Она же просто 3G. Позволяет развить скорость до 2 мегабит в секунду (256 килобайт/сек). Получается, что за 4 секунды скачивается 1 мегабайт данных.

Следующая технология HSDPA. В гаджетах обозначается значком H. Развивает скорость до 14,4 мегабит/сек. HSUPA — в гаджетах обозначается так же как и предидущая, значком H. Дополняет предыдущую тем, что увеличивает скорость передачи данных от абонента к сети до 5,7 мегабит/сек (та была HSDownloadPA, эта HSUploadPA. Download — загрузка, Upload — выгрузка). С ее включением вы будете быстрее выкачивать свои фотки и т.п. в сеть.

HSPA+(4G)

HSPA (High Speed Packet Access) — это набор технологий, представляющий передачу данных пакетным способом, используя беспроводную связь, являющуюся надстройкой мобильных сетей. Схема передачи включает сразу три пакета: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) и — HSPA Evolved.
HSPA предоставляет возможность пользователям мобильной связи голосовые услуги VoIP (Voice over IP) одновременно с обменом широкополосными данными. Сигналы по каналу передаются в цифровом виде и сжимаются непосредственно перед передачей. Результатом вышесказанного и стала популярная в современном мире IP-телефония. Он-лайн конференции, переадресации звонков, автоматические наборы при повторе, определение номеров – все это результаты данных высоких технологий. HSPA — это высокоскоростное скачивание, составляющем не менее 1 Мбит/с. И несомненным превосходством данной технологии является огромная пропускная способность и высочайшая производительность.
4G – (fourth generation) в переводе означает четвертое поколение. Это более перспективное направление мобильной связи, которое развивается в направлении технологии частотного уплотнения. Переход многих стран к сетям 4G, минуя 3G, приведет к новому витку развития скоростных телекоммуникационных технологий. Технология HSPA+ (4G) позволяет абонентам смотреть многоканальные телевизионные трансляции повышенной четкости. Кроме того, используя HSPA+ (4G) можно через мобильный телефон управлять домашней бытовой техникой. А междугородняя телефонная связь становится с данной системой невероятно дешевой. Технология HSPA+ (4G) путем добавления сложных модуляций uplink и downlink, а также мультивхода и мультивыхода, увеличивает скорость от пользователя до 70 Мбит/с, а к абоненту – до 672 Мбит/с. HSPA в гаджетах обозначается то же значком H. Напоминает эволюцию GPRS в EDGE. Скорость загрузки от сети к абоненту до 42,2 мегабит/сек. От абонента к сети до 5,76 мегабит/сек, т.е. не изменилась. Но скорость загрузки существенно выросла.

LTE

LTE в гаджетах обозначается либо значком Lte либо 4G — этот следующий вид уже относится к сетям четвертого поколения 4G. Скорость в теории до 326,4 мегабит/сек от сети к абоненту и до 172,8 мегабит/сек от абонента к сети. Предел скорости 4G вдвое, втрое и даже вчетверо может превышать ограничение для 3G. В некоторых местах скорость в LTE-сети МТС может достигать 300 Мбит/с – на такой скорости фильм в высоком разрешении загрузится за считаные минуты.

Еще несколько интересных фактов о 4G:

Первая коммерческая 4G-сеть заработала в декабре 2009 года в Швеции.

Обслуживание в 4G стоит дороже обслуживания в 3G для абонентов многих операторов в мире: логика в том, что более современная сеть даёт более высокую скорость и повышенный комфорт при использовании связи. В России операторы не делают отдельных тарифов для мобильных сетей разных поколений.

На Android-смартфонах и гаджетах на базе iOS индикаторы подключения к 4G-сети выглядят по-разному. В первом случае это надпись 4G. Во втором — LTE.

Компания МТС первой из всех российских операторов запустила LTE-сети во всех российских регионах. Узнать о покрытии 4G-сети можно на сайте оператора.

5G

Сети 5G тоже непременно появятся, и будут они непременно лучше, чем 4G. МТС совместно с производителями оборудования уже проводит тестирование. В 2018 году, во время чемпионата мира по футболу, прошедшего в России, МТС показала всем желающим возможности связи пятого поколения в демонстрационных зонах. В 2019 году испытания продолжатся.

5G приносит три новых аспекта в эту схему: большая скорость (для передачи большего количества данных), более низкая латентность (большая отзывчивость) и возможность подключения гораздо большего количества устройств одновременно (для датчиков и смарт-устройств).
В Швеции благодаря развертыванию тестовой зоны 5G-интернета уже установили местный рекорд скорости передачи данных — 15 Гбит/с. Это в 40 раз быстрее действующих беспроводных сетей. А разработчики заявляют, что это не предел — показатели можно разогнать до 20 Гбит/с и выше.