Все-симки.ру 4g, деленное на два
Связь четвертого поколения начали разрабатывать в 2000 г. В это время уже появился стандарт 3G. Исследования в области связи показали, что из всего многообразия технологий и стандартов 4G приемлемыми для развертывания могут быть только два: LTE и мобильная версия WiMAX.
LTE изначально разрабатывался в виде дополнения к сотовым сетям 3G, а WiMAX «вырос» из беспроводных сетей передачи данных, и голосовая связь не была для него основной задачей. Именно LTE приобрел популярность у операторов мобильной связи: его легко развернуть на базе сетей предыдущих поколений.
Большинство специалистов не считает Mobile WiMAX полностью соответствующим требованиям стандартов 4G, но операторы посчитали приемлемым отнести его к новому поколению связи в рекламных целях из-за высоких скоростей доступа и более широких возможностей по сравнению с предшественниками.
Основной конкурент LTE – WiMAX вышел на мировой рынок и был запущен в коммерческую эксплуатацию раньше. Этот стандарт является продолжением Wi-Fi. Подразделяют фиксированный и мобильный WiMAX. Фиксированный WiMAX был представлен в 2005 г.
Первой точкой на карте LTE стали Стокгольм и Осло: 14 декабря 2009 г. TeliaSonera запустила сеть 4G в этих городах. Тогда Томас Йонссон, представитель TeliaSonera, рассказывал, что инвестиции в проект были существенно ниже, чем при переходе от 2G к 3G. По его словам, экономия была достигнута за счет того, что LTE можно развернуть на существующей инфраструктуре 3G.
6 ггц для пятого поколения
Эксперты отмечают, что в среднесрочной перспективе для нужд 5G может быть использован диапазон 6425–7100 МГц (6 ГГц) – в случае принятия на Всемирной конференции радиосвязи 2023 года решения о его распределении сетям пятого поколения. «Если это произойдет, проблема частотного дефицита для 5G на какое-то время будет снята», – говорит В.Бутенко.
Ведущий эксперт по беспроводным технологиям Huawei Евразия Дмитрий Конарев объясняет, что в 2025–2030 годах потребуется существенно больше спектра в средней полосе частот, чтобы экономически эффективно реализовать потенциал мобильной связи. По словам эксперта, 6 ГГц в ближайшие пять лет сможет стать базовым диапазоном для наращивания емкости сетей в городах.
Директор Центра исследования перспективных беспроводных технологий связи НИИР Евгений Девяткин уточнил, что в России его изучают. Так, его институт в ближайшее время планирует провести работы по оценке загрузки полосы 6425–7100 МГц и натурные испытания предсерийных образцов оборудования, которое предоставит компания Huawei.
«В случае принятия решения о распределении диапазона 6 ГГц сетям 5G мы получим более 500 МГц дополнительного частотного ресурса, который по ряду характеристик не уступает 3,5 ГГц», – подчеркивает Е.Девяткин.
Arpu требуется ускорение
Пользователи LTE в среднем расходуют в месяц 1,5 Гб данных. Этот показатель в два раза выше, чем у тех, кто LTE не использует. Исследования GSMA Intelligence, основанные на результатах опроса различных операторов, свидетельствуют о том, что абоненты 4G могут создавать ARPU от 7 до 20 раз больше, чем обычные клиенты мобильных операторов. LTE на развитых рынках может поднять ARPU на 10–40%.
В России наблюдаются схожие тенденции. Так, запуск сетей 4G в целом положительно повлиял как на операционные показатели операторов, так и на рост потребления мобильного трафика. Дмитрий Солодовников сообщил CNews, что МТС увеличил выручку от услуг передачи данных в первом квартале 2022 г.:
«Выручка выросла на 42% по сравнению с первым кварталом 2022 г. Эта динамика обусловлена в том числе ростом трафика в сетях LTE. За счет увеличения объемов потребления мобильного интернета сеть «четвертого поколения» может увеличить ARPU на 35–40%».
Развертывание LTE (слева) и распределение количества соединений в % (справа) по регионам мира, 2022/2022 (прогноз) гг.
Lte на постсоветском пространстве
Первой коммерческой сетью LTE в странах бывшего СССР стала узбекская дочка МТС – ее запустили в июне 2022 г. в Ташкенте. Далее LTE-сети начиная с декабря 2022 г. и до мая 2022 г. запускались в Прибалтике скандинавским оператором TeliaSonera.
В декабре 2022 г. сети 4G появились в Армении и Киргизии. В первом случае LTE запустил оператор VivaCell-MTS, во втором – Saima-Telecom. В мае 2022 г. Azercell запустил сеть LTE в Азейрбайджане. В декабре этого же года 4G сеть стала доступна абонентам казахской Altel4g.
В сентябре 2022 г. национальный оператор Туркменистана «Алтын Асыр» запустил LTE. В ноябре 2022 г. LTE пришел и в Молдавию. Обладателями первых лицензий стали Orange Moldova и Moldcell. В апреле 2022 г. первая LTE-сеть была запущена в Таджикистане. Мобильный интернет стал доступен абонентам Tcell
Сети LTE не развернуты лишь в трех странах бывшего СССР – Грузии, Белоруссии, Украине
Азия отключила 2g, а европа и сша отказываются от 3g-связи
Так, согласно данным ресурса Vuirtual-Sim, глобальный закат 2G и 3G уже явно заметен в некоторых регионах планеты и преимущественно в наиболее развитых в технологическом плане Азии и Северной Америке. Например, Восточная Азия уже занимает первые места по количеству стран, где 2G перестала существовать, как жизненно необходимая технология.
В Северной Америке 2G уже также практически отключена.
Что касается Европы, то здесь может возникнуть несколько парадоксальная ситуация, когда 2G переживет связь третьего поколения. Дело в том, что с развитием 5G операторам понадобилось освобождать частоты, которые заняты бесперспективной технологией 3G, в то время как 2G им никак не мешает.
Так, норвежский оператор мобильной связи Telenor объявил об отключении 3G в 2020 году – за пять лет до 2G. Vodafone объявил о том, что он намерен отказаться от сетей 3G в Европе в 2020 и 2021 годах, в то время как Deutsche Telekom планировал поддерживать 3G, UMTS до конца 2020 года. Однако ни Vodafone, ни Deutsche Telekom, ни Telefonica не планируют отключение 2G.
В июле British Telecom, в управлении которой находится мобильный оператор Everything Everywhere, объявила о планах по сворачиванию собственной сети 3G, чтобы освободить частоты для связи пятого поколения. На это оператор планирует затратить пару лет, а уже затем начать развивать связь пятого поколения.
Аналогичное отношение к 3G складывается и в США. Там операторы еще в апреле заявили о постепенном отключении этой технологии. Например, Verizon планирует завершить отключение до конца 2022 года. T-Mobile планирует избавиться от 3G в январе 2022 года.
Архитектура сети lte
Технология LTE определяет дальнейшую эволюцию сетей GSM/UMTS при переходе к следующему поколению широкополосной мобильной связи. Что представляет собой эта технология и каковы основные принципы построения и развертывания сетей?
LTE является универсальной технологией, которая по своим характеристикам соответствует требованиям 3GPP и даже превосходит их. Пиковая скорость передачи данных в нисходящем канале для нее может превышать 100 Мб/с, а время задержки отклика в сети радиодоступа (RAN) составляет менее 10 мс.
Осуществляется гибкое формирование ширины полосы пропускания от значений менее 5 МГц и до 20 МГц для несущих, которые размещаются во многих новых и уже используемых частотных диапазонах. Поддерживаются реализации с частотным разделением дуплексных каналов (Frequency-Division Duplex, FDD) и временным разделением (Time-Division Duplex, TDD).
Возможны эстафетная передача и роуминг в существующие мобильные сети (предыдущих поколений), что позволяет с самого начала предоставить абонентам доступ к мобильной связи, где бы они ни находились. Операторы могут гибко внедрять технологию LTE, с учетом особенностей уже работающей сети, спектра частот и коммерческих задач, которые предполагается решать, используя широкополосные, в том числе мультимедийные услуги.
В основе LTE лежат три основные технологии: эволюционная системная архитектура сети (System Architecture Evolution), мультиплексирование посредством ортогональных несущих OFDM (OrthogonalFrequency-Division Multiplexing), многоантенные системы М1МО (Multiple Input Multiple Output)
[14].
Основными принципами архитектуры LTE являются общая опорная точка и узел шлюза (Gateway Node, GW) для всех технологий доступа. Архитектура оптимизирована в плоскости (функциональном уровне) пользователя. Во всех интерфейсах реализуются протоколы на базе IP.
Рисунок 8.27 – Архитектура сети LTE -337Архитектура предполагает переход на меньшее количество узлов, которое снижается с четырех до двух (базовые станции и шлюзы). Осуществляется разделение функций интерфейса сети радиодоступа RAN-CN, аналогично WCDMA/HSPA.
Также разделяются плоскость управления и плоскость пользователя между системой управления мобильностью (ММЕ) и шлюзом. Шлюз, который может выполнять функции устройства сети пакетных данных (PDN), так и сервисного шлюза, конфигурируется под выполнение обеих ролей или какой-нибудь одной из них.
На примере топологии сети можно проследить основные принципы организации услуг (рисунок 8.28) [14].
Сервисный шлюз является опорной точкой для мобильности в рамках ЗСРР-системы. Функциональность ММЕ отделена от шлюзов для облегчения развертывания сети, для перехода на независимую технологию и для получения абсолютно гибкой масштабируемости пропускной способности.
Рисунок 8.28 – Топология сети LTE
Системы GSM и WCDMA/HSPA интегрируются в усовершенствованную систему посредством стандартизованных интерфейсов, соединяющих узел SGSN (сервисный узел поддержки GPRS) и усовершенствованное ядро сети. Сюда входят интерфейсы с ММЕ для передачи контекста и установки каналов
-338при перемещении между технологиями доступа, а также с шлюзом для установки IP-соединения с пользовательским оборудованием (UE). Таким образом, для терминалов GSM и WCMDA/HSPA узел шлюза функционирует в качестве узла GGSN (узла поддержки шлюза GPRS).
Данная архитектура также позволяет создавать общую опорную пакетную сеть для GSM, WCDMA/HSPA и LTE путем соединения SGSN и ММЕ в одном узле.
Деградация неизбежна
Объем передаваемого трафика в сетях сотовой связи растет экспоненциально, отметил, выступая на форуме СПЕКТР-2021, главный конструктор ФГУП «Научно-исследовательский институт радио» (НИИР) Валерий Бутенко.
Одна из причин этого – пандемия коронавируса и переход на общение в онлайн-режиме, например, проведение видеоконференций с использованием мобильного интернета.
Среди других причин роста трафика:
Сети 4G в России работают в диапазонах 800, 1800 и 2600 мегагерц. Именно на LTE до 2025 года придется основной мировой интернет-трафик, рассказывали ранее эксперты RSpectr.
Ситуация в России соответствует общемировой, отмечают аналитики GSMA. По их прогнозам, к 2025 году 4G будет пользоваться подавляющее большинство (80%) абонентов сотовой связи в РФ.
Однако уже сегодня операторы используют различные способы увеличения емкости сетей, для того чтобы добиться гарантированного качества сервисов, отмечает В.Бутенко. Это, в частности, выключение 3G в 2100 МГц и развертывание в этом диапазоне LTE, увеличение числа базовых станций для расширения покрытия и другие.
«Но это все методы и способы, которые, с одной стороны, требуют дополнительных финансовых расходов. А с другой – они все являются конечными. Нельзя безостановочно наращивать количество базовых станций в условиях ограниченного диапазона», – подчеркивает В.Бутенко.
Он также рассказал, что по оценке компании МТС, в Москве к 2026 году возможности увеличения ресурсов сети будут исчерпаны; затем неизбежна деградация качества оказываемых услуг.
Валерий Бутенко, НИИР:
Обеспечить передачу данных с гарантированным уровнем сервиса в условиях экспоненциально растущих объемов трафика можно только при переходе к более современным технологиям, таким как 5G.
Представители операторского сообщества согласны с этим утверждением.
Например, руководитель департамента по внедрению новых технологий компании «ВымпелКом» (бренд билайн) Александр Балюк на форуме 5G Future Russia 2021 заявил: «Трафик передачи данных в мобильных сетях продолжает расти. Но у “трубы” под названием LTE есть ограничения.
В пресс-службе Билайна добавили, что при сохранении соответствующих темпов роста трафика деградация качества практически неизбежна в перспективе ближайших двух-трёх лет.
«В наиболее плотно заселенных районах она начнется еще раньше. Разрешить данную ситуацию позволит либо выделение дополнительных полос частот, которые могут быть использованы в том числе для 5G, либо приоритизация трафика по стоимости услуг», – отметили в компании.
Об этом же заявил в интервью РБК гендиректор «МегаФона» Хачатур Помбухчан.
Он пояснил, что плотность населения в агломерациях увеличивается, а объем потребления данных растет примерно на 40-50% в год. Более тяжелыми становятся контентные единицы: видео, большое число приложений, которые постоянно обновляются и передают данные.
«Стандарт может поддерживать определенную плотность населения с определенным объемом трафика. Мобильные операторы вынуждены увеличивать количество базовых станций, чтобы уменьшить зону покрытия каждой и добиться на ней приемлемого качества. Это работает какое-то время, потом становится неэффективным», – подчеркнул глава «МегаФона».
По его словам, во-первых, это слишком дорого. Во-вторых, очень сложно поддерживать транспортную опорную инфраструктуру. «Если в наших агломерациях в течение какого-то осмысленного времени не появится нормальный стандарт 5G, то качество обычного пользовательского опыта мобильной связи начнет деградировать», – предупредил Х.Помбухчан, добавив, что это произойдет в течение менее чем десяти лет.
Чтобы увеличить емкость сетей, операторы проводят рефарминг частот, запуская LTE вместо сетей предыдущих поколений, рассказали RSpectr в пресс-службе «МегаФона».
«Тем не менее, это не позволит в полной мере справиться с нагрузками. Предотвратить проблему можно, решив частотный вопрос, выделив для коммерческой сети 5G диапазон 3,4-3,8 ГГц. Он является наиболее подходящим для развития сети и сегодня успешно используется многими странами мира», – подчеркивают в компании.
Живучая gsm
Примечательно, что живучесть GSM даже по сравнению с 3G вполне себе объяснима рядом технических и социальных факторов. Согласно данным исследования Real Wireless, сейчас безболезненный отказ от 2G себе могут позволить лишь страны с небольшими территориями и населением страны.
Во-первых, эту технологию активно использует старшее поколение, которое уже привыкло пользоваться кнопочными телефонами и сталкивается с трудностями при освоении современных смартфонов. Кроме того, в больших странах 2G гарантировано есть в сельской местности, чего не скажешь о других технологиях, а лишать людей связи государство себе позволить не может.
Если говорить чисто о технической стороне вопроса, то на GSM сейчас завязано подавляющее большинство сервисов m2m. Перевод датчиков, сенсоров, счетчиков и других элементов, использующих 2G для передачи телематических данных на новое поколение связи возможен лишь тогда, когда срок службы этих устройств истечет, а это – 15-20 лет.
с системой eCall, аналогом российской ЭРА-ГЛОНАСС, запущенной ранее. Связь в этой системе осуществляется по сетям GSM, и прежде, чем отключить эту сеть, нужно обеспечить переход автопроизводителей на систему, поддерживающую связь как минимум в LTE. Так что, можно быть уверенным, что 2G во многих странах протянет еще долго и переживет 3G.
Общие сведения
Четвертое поколение систем сотовой связи (4G) – перспективное поколение, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. К четвёртому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с для подвижных абонентов и до 1 Гбит/с для стационарных.
С технической точки зрения, основное отличие сетей четвёртого поколения от третьего заключается в том, что технологии систем 4G полностью основаны на протоколах пакетной передачи данных, в то время как системы 3G соединяют в себе передачу голосового трафика и пакетную передачу.
К числу главных достоинств 4G относится глобальный роуминг, а также связь корпоративных сетей, что будет весьма кстати для больших предприятий. Кроме видеозвонков станет доступным также и мобильное телевидение высокой чёткости.
Развитие технологий систем 4G идет по двум основным направлениям: технологии объединений 3GPP/3GPP2 (LTE Advanced) и технологии WiMAX (стандарты консорциума WiMAX).
Рассмотрим в общем виде ключевые технологии LTE.
Операторы готовятся к скачку
Как отмечалось ранее, средняя скорость 4G в России составляет 12,4 Мбит/сек.
Некоторые операторы готовы строить сети LTE-Advanced (LTE-A), обеспечивающим скорость более 300 Мбит/сек. По данным GSA на 6 мая 2022 г., 7 операторов в мире, включая российский «МегаФон», запустили сети в коммерческую эксплуатацию.
Не следует забывать, впрочем, что скорость доступа падает по мере увеличения числа абонентов, подключенных к одной базовой станции. Поэтому окончательные данные будут доступны лишь в период «зрелости» 4G в России, когда эта услуга станет по-настоящему массовой.
От четвертого к пятому
До 2030 г., по прогнозам NSN, трафик в мобильных сетях возрастет более чем в 10 тыс. раз по сравнению с 2022 г. Для его обслуживания потребуются еще более «скоростные» сети. Их называют сетями 5-го поколения (5G).
Первые исследования в сфере 5G начались еще в 2022 г. Ясность в вопросе создания 5G будет внесена только в 2022 г. На Всемирной конференции по радиосвязи ученые утвердят, какие дополнительные частоты можно задействовать под нужды 5G. Руководствуясь этими параметрами, ITU определит конкретные требования к оборудованию, что позволит вендорам приступить к разработке устройств.
Целевые характеристики 5G
Перспективы 4g lte
Несмотря на то, что стандарт 4G LTE появился уже несколько лет назад, во многих регионах нашей страны до сих пор нет даже сетей 3G. Так что ещё есть куда расти. В мире тестируют сети уже 5-го поколения (5G), но в реальных условиях сети 4G LTE ещё долго будут господствовать, благо операторы их активно развивают.
Во многих случаях 4G интернет является не только альтернативной проводному подключению, но и безальтернативным единственным вариантом, в том числе экономически целесообразным. Отдалённые объекты, прокладка провода к которым связана с определёнными сложностями или риском, а иногда и вовсе невозможна, тоже нуждаются в подключении к сети Интернет.
Зачастую возможно подключить 4G интернет даже там, где покрытие сетей LTE отсутствует. Для этого используются специальные 4G антенны, которые ловят и усиливают сигнал 4G LTE. Чтобы правильно подобрать антенну, надо знать, сеть какого оператора необходимо поймать, на какой частоте она работает, а также в каком режиме дуплекса (FDD или TDD).
Появление 4g в россии
Первую сеть Mobile WiMAX в России запустила Yota. Компания предоставляла свои услуги в Москве, Санкт-Петербурге и Уфе с октября 2009 г. О сетях четвертого поколения в стандарте LTE начали говорить в конце 2009 г. – на совещании у президента РФ Дмитрия Медведева.
Конкурс на частоты в диапазоне 2,3–2,4 ГГц был проведен в начале 2022 г. 39 из 40 лицензий оказались у «Связьинвеста», причем 38 из них – у дочернего «Ростелекома». «Связьинвест» не выиграл частоты только в Чечне – они достались локальному провайдеру «Вайнах Телеком».
8 сентября 2022 г. стало известно, что в России в скором времени появится LTE: государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) приняла решение о проведении конкурсов на лицензии в I квартале 2022 г. По итогам ожидалось, что в стране будет семь операторов связи, работающих в стандарте LTE.
В 2022 г. Yota озвучила планы о переходе с технологии WiMAX на LTE. Для этого компания использовала собственные частоты. Вложения компании в WiMAX на тот момент оценивались в 500 млн. долл., а для развертывания LTE нужно было привлечь 2 млрд долл. База оператора на конец 2022 г.
В июле 2022 г. «Ростелеком», МТС, «МегаФон» и «ВымпелКом» получили лицензии. С 2022 г. их сети LTE должны заработать на полную мощь. Tele2 Россия лицензию не получила, что привело к продаже шведского бизнеса российским акционерам.
Вторую сеть LTE в России 23 апреля 2022 г. запустил «МегаФон» в Новосибирске. С 1 июля 2022 г. МТС вывела в коммерческую эксплуатацию сеть LTE в Москве. 27 мая 2022 г. «ВымпелКом» запустил свою сеть в Москве.
По итогам 2022 г. количество абонентов LTE в России превысило 850 тыс., тогда как в мире этот показатель составлял около 100 млн. По данным J’son & Partners Consulting, на «МегаФон» и Yota приходилось до 99% абонентов LTE в России. Проникновение 4G сим-карт в стране составляло не более 0,4%.
25 февраля 2022 г. «МегаФон» запустил в коммерческую эксплуатацию в Москве сеть стандарта LTE-Advanced c максимальной скоростью передачи данных до 300 Мбит/сек. В планах оператора до конца 2022 г. обеспечить покрытие территории в пределах МКАД. Затем развертывание LTE-Advanced будет происходить в других крупных городах России.
К 2022 г. на LTE Advanced собирается перейти и российская армия: Минобороны рассчитывает к этому времени добиться средней скорости скачивания в своих сетях от 100 Мбит/сек. «Армейская» сеть также должна быть защищенной от глушения.
Сравнение 3g и 4g
На фоне третьего поколения преимущества четвертого выглядят крайне выразительно:
- 4G обеспечивает скорость в разы выше, чем аналогичные решения третьего поколения (пиковая скорость – 42-63 Мбит/с против 1 Гбит/с). Еще – предлагает меньший отклик, спасающий в ситуациях, когда важно действовать еще и быстро и с меньшими потерями.
- Разница в реализации – 4G основана на пакетной передаче данных, а 3G на коммутации каналов.
- Поддержка технологии VoIP и наличие интеграции с E-Ultra.
- Сигнал в разы стабильнее даже при смене географического местоположения.
Несмотря на ощутимые преимущества важно помнить и о недостатках. Новый виток развития технологий беспроводной мобильной связи подразумевает смену сетевого оборудования и дополнительные расходы на обслуживание. Из-за несовместимости способов передачи данных, более высокого пикового битрейта и изменившихся частот – операторам и провайдерам приходится больше инвестировать в аппаратное обеспечение.
Но, как подсказывает динамика распространения четвертого поколения, резкий отрыв от 3G предвидится еще нескоро. Многие страны до сих пор заинтересованы в эксплуатации промежуточных технологических решений и не спешат вкладывать бюджет в приближающиеся открытия.
Территориальное покрытие. где в россии доступны технологии lte и 4g
Неравномерное распределение технологий заметно сразу. Если в центральной части страны (поближе к Москве и Подмосковью) с подключением к вышкам, оснащенным четвертым поколением мобильной связи, не возникает проблем, то продвигаясь ближе к Уралу или далеко на север, наблюдаются острый недостаток сетевого доступа. Ситуацию даже не спасает изредка появляющиеся «точки» доступа во Владивостоке и Южно-Сахалинске.
С LTE дела обстоят еще хуже – единственный «пучок» высокоскоростного интернета, способного покрыть требования даже привередливых пользователей, расположен в Москве и Санкт-Петербурге и почти не двигается ни на юг, ни на север.
Изменится ли ситуация в будущем – неизвестно, но российские операторы уже пытаются обнадежить потенциальных абонентов, намекая на скорый монтаж базовых станций далеко за пределами столицы.
Важно помнить – кроме инвестиций со стороны оператора не обойтись и без соответствующей мобильной техники, способной справиться и с 4G, и с обновленными технологиями LTE. Растущая скорость по силам далеко не всем смартфонам и планшетам. Обновленные стандарты заставят абонентов задуматься о поддержке высокоскоростного соединения LTE в телефоне.
Отдельно придется задуматься и об иных факторах, способных повлиять на предоставление доступа к мобильным сетям четвертого поколения: сильная застройка в городах (бетонные стены, «непробиваемые» перегородки), непредсказуемый природный ландшафт за пределами крупных населенных пунктов, повышенный спрос при подключении к базовым станциям.
Частотный вопрос открыт
Решением Госкомиссии по радиочастотам от 17 марта 2020 года перспективными для построения сетей связи 5G на территории РФ определены полосы 694–790 МГц, 2300–2400 МГц, 2570–2620 МГц, 4400–4990 МГц и 24,25–27,5 гигагерц.
Этим же решением была открыта возможность для неопределенного круга лиц использовать для внедрения сетей пятого поколения полосу радиочастот 24,25–24,65 гигагерц.
Первой и пока единственной компанией в РФ, получившей лицензию на оказание услуг мобильной связи стандарта 5G, стала МТС.
Сегодня в стране 16 зон, где развернуты тестовые сети пятого поколения. Для них задействуют частоты в 4,8 ГГц и 27 гигагерц.
Операторы настаивают, что наиболее подходящим и востребованным во всем мире для развития сетей пятого поколения является диапазон 3,4–3,8 ГГц, но в России он занят силовыми структурами и средствами «Роскосмоса». Поэтому даже тестирование технологии 5G в этих частотах запрещено.
«Мы верим в необходимость диапазона 3,4–3,8 ГГц, – заявила на форуме 5G Future Russia 2021 директор по стратегическому развитию “Ростелекома” Алеся Мамчур. – Для нас это неизменная позиция, и мы продолжаем настаивать на том, что выделенного диапазона 24,25–24,65 ГГц для решения задач недостаточно – он должен рассматриваться как комплементарный к базовому. И это же касается 4,8–4,99 ГГц».
Вопросы безопасности страны выше коммерческих интересов компаний, констатирует В.Бутенко.
Эксперты часто ссылаются на то, что диапазон 4800 МГц имеет ограничения для использования в приграничной зоне.
Директор департамента государственного регулирования рынка телекоммуникаций Минцифры России Дмитрий Тур на форуме СПЕКТР-2021 сообщил о проработке вариантов обеспечения международно-правовой защиты частотных присвоений в 4,8–4,99 ГГц на сопредельных территориях.
Д.Тур также напомнил: диапазон 700 МГц, который может быть использован для внедрения 5G, сегодня занят эфирным телевещанием.
На нем работают передатчики РТРС, обеспечивающие население 20 обязательными общедоступными каналами первого и второго мультиплексов. Кроме того, его используют радионавигационные системы. Для освобождения диапазона необходима согласованная позиция вещателей о возможности перевода ТВ-передатчиков в более низкие полосы частот.
Эволюция: на пути к 4g
Поколение за поколением
Начало 90-х годов. Россия, холодный Мурманск. В уютном баре гостиницы «Арктика» финские рыбаки хвастаются диковинкой — телефонной трубкой без проводов, да еще и с кнопками вместо наборного диска! И даже с экраном, чем-то здорово напоминающим советские электронные хиты «Ну, погоди!» и «Тайны океана».
Давно ли это было? Каких-то двадцать лет назад. «Настоящий» сотовый телефон стандарта NMT впервые оттранслировал русскую речь в 1987 году. Первым советским пользователем мобильной связи стал Михаил Горбачев. Но по-настоящему массовой сотовая связь стала лишь к началу третьего тысячелетия, когда даже студенты (не путать с бездельниками) смогли позволить себе телефон и умеренный тарифный план. За это время мобильная связь успела шагнуть с первого поколения до третьего: первая UMTS-сеть заработала в 2001 году в Японии.
Летом 2022 года внимание общественности захватили скандалы, связанные с распределением лицензий на частоты для развертывания сетей LTE. Как сказал бы Винни-Пух, это ж-ж-ж неспроста. Переход на новые технологии сулит существенное увеличение скоростей передачи данных, а также — емкости сети. И, как следствие, удешевит обслуживание. В общем, выведет конкуренцию на новый виток. Почему именно LTE, а не WiMAX или продвинутые версии сетей третьего поколения? Вот об этом мы сейчас и поговорим.
Классификация и разбиение зоопарка технологий сотовой связи на поколения вызывает массу споров даже в серьезной литературе. Кто-то вводит компромиссные доли (поколение 2,5 или даже 2,75), кто-то авторитарно помещает технологию в ту или иную ступень. 
В чем большинство классификаторов сходятся, так это в делах давно свершившихся. С первым поколением (1G) определенность очевидна: это аналоговые NMT и AMPS, а также несколько местечковых стандартов, некоторые из которых живы и по сей день. Характерная особенность технологий первого поколения — использование цифрового канала только для служебного «общения» аппаратов с базовыми станциями. Передача голоса осуществляется в открытом виде, с использованием FM-модуляции, по сути мало чем отличаясь от иногда выделяемых в отдельное поколение (0G) радиотелефонов.
В России первая сеть NMT («Дельта-Телеком») была торжественно открыта в сентябре 1991 года, и, без особой помпы, закрыта 1 марта 2005 года.
Технологии второго поколения (2G) не столь однозначны. Передача голоса, в отличие от первого поколения, осуществляется через шифрованный цифровой канал. Но организация разделения общего ресурса, суть частотного диапазона, разбила мир на два крупных лагеря: GSM и IS-95 (читателям, скорее всего, известным под обобщенным названием CDMA). Последний стандарт разработан позднее, и в техническом плане куда более современен. В силу разных причин бизнес-характера, сети IS-95 не получили широкого распространения в России. Да и в мировом масштабе GSM-сети имели несколько лет форы. За это время операторами было закуплено такое количество оборудования, что переход на несовместимые стандарты на базе CDMA был попросту нерентабелен. Все это продлило жизнь GSM на долгие годы. 
Отсюда и тяжелые муки при рождении третьего поколения, 3G. Возмужавшие и окрепшие сторонники GSM организовали группу 3GPP (3rd Generation Partnership Project). В противовес им адепты IS-95 (из Японии, Китая, Кореи, США и Канады) составили рабочую группу со скромным названием 3GPP2. Несмотря на схожесть наименований, общего у этих двух организаций только соответствие формальным требованиям к сотовым сетям третьего поколения. Которые, в свою очередь, приняты еще одним объединением, в этот раз уже мирового масштаба: Международным Союзом Электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) под эгидой ООН. Спецификация IMT-2000 регламентирует пиковые значения скорости передачи данных, при которых ту или иную технологию разрешается относить к третьему поколению.
Разумеется, одним прыжком пропасть между CSD (та самая «передача данных», тарифицировавшаяся поминутно, которую неопытные пользователи часто путали с GPRS) и 3G преодолеть не получилось. Что и привело к различным промежуточным решениям. Для удобства сопоставления их часто называют 2,5G: HSCSD (тот же поминутный «канал данных», только чуток быстрее), ECSD (еще более быстрый «канал данных»), GPRS и его «разогнанный» вариант EGPRS. Для простоты понимания ECSD и EGPRS объединяли под термином EDGE. Главным достоинством этих промежуточным схем была полная обратная совместимость с обычными сетями GSM. Голосовая связь оставалась и вовсе без изменений.
В сетях третьего поколения конкурирующие 3GPP и 3GPP2 совершили неожиданный оверштаг. Первая группа сделала реверанс в сторону CDMA в виде технологии UMTS. Вторая же презентовала EV-DO, базирующуюся на TDMA. В обоих случаях оставлена совместимость с клиентским оборудованием предыдущего (2G) поколения.
Технологию UMTS называют официальным преемником GSM. Это подчеркивается и альтернативным названием 3GSM. Однако для абонентских устройств UMTS не имеет ничего общего с GSM: используются другие частоты и другой метод разделения каналов. Иными словами, GSM-терминал с поддержкой UMTS по сути содержит два независимых модуля.
Исходная версия UMTS продержалась на плаву почти четыре года. В 2005 последовал очередной виток эволюции, на этот раз в несимметричном виде: HSDPA (high-speed downlink packet access), с увеличенной до 7,2 Мбит/c скоростью нисходящего потока. Справедливость была почти восстановлена через два года, с появлением HSUPA, но следующая итерация HSPA вернула асимметрию: до 42 Мбит/с в нисходящий канал и до 11 Мбит/c в обратном направлении. Перечисленные технологии не нарушали совместимости со старым оборудованием. Отсюда и принадлежность к третьему поколению. В некоторых документах HS-технологии выделяют в отдельную категорию 3,5G. Встретите подобное название — не удивляйтесь.
В стане CDMA2000 развитие шло аналогичным путем, но с чуть меньшим размахом как по размерам абонентской базы (по усредненным оценкам, на каждого абонента CDMA2000 приходится три пользователя UMTS), так и по скорости работы.На пороге
Если взглянуть на развитие технологий мобильной связи, можно заметить довольно простую закономерность: каждые 10 лет происходит смена поколений. На дворе 2022 год, приходит время 4G. И действительно, еще в 2008 году Международный союз электросвязи (IMT) представил требования IMT-Advanced, соответствие которым и определяет формальную принадлежность технологии четвертому поколению. Ключевым пунктом данной спецификации является возможность, пусть хоть и теоретическая, передачи данных на скорости в 1 Гбит/c на фиксированный терминал и до 100 Мбит/c на мобильный.
Тяжеловесная межгосударственная структура слегка опаздывает за прогрессом. Или, вернее, разработчики новых систем связи торопят события в попытках одержать маркетинговую победу. Как бы то ни было, несмотря на распространенное заблуждение, технологии LTE и WiMAX в их нынешнем виде не удовлетворяют требованиям IMT-Advanced. А значит, сетями 4G формально не являются.
Не будем укорять производителей, поторопившихся с наименованиями. Отметим лишь, что все продающиеся на данный момент устройства и сети в коммерческой эксплуатации в действительности принадлежат к переходному поколению. «Настоящий» 4G следует ожидать не раньше 2022 года в виде LTE Advanced или 802.16m.
Ключевой причиной, побудившей разработчиков LTE и WiMAX записать технологии в четвертое поколение, стала полная несовместимость с существующими абонентскими устройствами. Монетка зависла в воздухе: уже не 3G, но еще и не 4G. Путь к светлому будущему
Поддержка очередного «прорыва» в мобильной связи всегда оборачивается необходимостью обновления как абонентских устройств, так и инфраструктуры сотового оператора. Состояние карманов пользователя обычно не очень волнует промоутеров новых технологий. А вот стоимость оборудования операторов напрямую влияет на успешность внедрения. Именно поэтому некоторые технологии подчеркнуто называют «совместимыми»: так, среди преимуществ UMTS постоянно упоминается совместимость с GSM. Пользователя это не спасает от необходимости покупки нового терминала. Зато больше шансов, что оператор быстрее развернет новые сервисы. С высокой долей уверенности можно предположить, что подавляющее большинство читателей не интересуется затратами операторов. Поэтому в статье инфраструктурной стороне новых технологий уделяется мало внимания. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
Пока операторы сотовой связи корпели над внедрением 3G, «околокомпьютерные» компании, возглавляемые Intel, объединились в организацию, в 2001 году получившую название WiMAX Forum. Их целью стала разработка стандарта высокоскоростной беспроводной связи. В апреле 2002 года IEEE выпускает спецификацию 802.16, модификации которой нынче известны под общим названием WiMAX. 
Первоначально, в 2004 году, WiMAX существовал только в варианте для терминалов с малой мобильностью: стационарных модемов, ноутбуков и прочих неподвижных предметов. Ветка стандарта получила индекс 802.16d. Нельзя сказать, чтобы проект пользовался оглушительным успехом. Но свою нишу, в основном в виде замены проводных DSL-технологий, захватил. Пиковая пропускная способность fixed WiMAX составляет 75 Мбит/c при условии, что для вещания свободны все определенные стандартом 192 диапазона шириной 20 МГц каждый. Радиус действия одной базовой станции не превышает 10 километров.
Стандарты WiMAX описывают специальные механизмы планирования обмена данными между базовыми станциями и абонентскими терминалами. Это дает возможность реализации гарантий качества обслуживания (QoS). Которые, в свою очередь, необходимы для обеспечения голосовой и видеосвязи, очень чувствительных к задержкам при передаче сигнала, но допускающих пропуски пакетов. В этом WiMAX очень отличается от 802.11 (Wi-Fi), где вещание организовано по аналогии с Ethernet.
В 2005 году вышла спецификация 802.16e. Этот вариант получил заметно большую поддержку. В настоящее время под WiMAX зачастую понимают именно мобильную спецификацию. В отличие от предыдущей версии, стандарт разрешает перемещение терминалов на скорости до 120 км/ч без разрыва соединения. Как и в сетях сотовой связи, абонент «передается» от одной базовой станции к другой (handover). Нашлось место и для букета непростых технологий, еще несколько лет назад остававшихся привилегией военных (SOFDMA, MIMO, HARQ).
Эти нововведения фактически закрыли путь к эволюции фиксированных сетей WiMAX в мобильные. Иными словами, провайдер не сможет использовать одни и те же частоты для разных версий стандарта. Лицензировать разные диапазоны — удовольствие дорогое, а в России еще и сложнодостижимое. Поэтому большинство компаний предпочли развернуть более современные сети мобильного WiMAX. Кстати, несмотря на общий префикс Wi* в наименованиях WiMAX и Wi-Fi, а также принадлежность к единому семейству IEEE 802, стандарты решают разные задачи. Ключевое различие — «дальнобойность». В случае с WiMAX, до десяти километров в фиксированной и до пяти километров в — мобильной версии.
Сам стандарт по большому счету регламентирует только доставку данных до абонентских терминалов. Этим он сильно отличается от комплексных решений, которые предлагает 3GPP. Что и предопределило неудачу 802.16 у операторов мобильной связи: внедрение новой технологии потребовало бы огромных затрат на интеграцию с существующими сервисами.
В итоге внедрением WiMAX занялись совсем другие компании. Так, в России в 2008 году первую сеть WiMAX в коммерческую эксплуатацию запустила компания «Скартел» (под брендом Yota). Строительством сетей также занялись «Синтерра» (в настоящее время поглощена «МегаФоном»), «Комстар» (ныне принадлежащий группе компаний МТС) и другие компании масштабом поменьше. «Вымпелком» (бренд «Билайн») сделал самостоятельный рывок в эту сторону, но, не получив лицензий, отказался от развития сетей WiMAX, мотивировав свое решение отсутствием перспектив. «Я думаю, у WiMAX нет будущего», — заявил Владимир Рябоконь, вице-президент компании.
Похоже, подобного мнения придерживаются и другие компании. Так, в планах «Скартела» значится переход на… LTE! Можно ли это назвать официальным признанием преимуществ LTE над WiMAX? Да, безусловно. Значит ли это, что WiMAX исчезнет? Отнюдь: обновление 802.16m сулит большие перспективы.LTE (Long Term Evolution)
Проект LTE был начат в 2004 году, задолго до публикации IMT-Advanced. Разработка велась группой 3GPP, но с непосредственным участием конкурентов-союзников из стана CDMA. Отсюда и требования к совместимости: абонентский терминал, имея соответствующую аппаратную и программную поддержку, может бесшовно переходить из сети LTE как в UMTS, так и в CDMA2000, WiMAX, и даже в старые сети GSM или IS-95! Первоначально группа 3GPP2 хотела предложить свой, конкурирующий стандарт UMB (он же EV-DO Rev. C). Но в 2008 году основной спонсор проекта, компания Qualcomm, решила влиться в группу разработчиков LTE, отказавшись от UMB.
По данным Ced Magazine, 2022 год.
В сетях третьего поколения голосовой трафик уступает передаче данных. Отсюда и направление развития: увеличение пропускной способности и емкости сети, уменьшение времени отклика. При проектировании LTE использовался как богатый опыт провайдеров мобильной связи, так и знание недостатков WiMAX.
В отличие от WiMAX, LTE базируется на существующей инфраструктуре. Организация «последней мили» (eUTRAN, evolved UMTS terrestrial radio access network) эксплуатирует большинство удачных находок WiMAX: методы мультиплексирования для нисходящего трафика, способы модуляции, запрос повторов (HARQ), применение нескольких приемопередатчиков (MIMO), формирование адаптивной диаграммы направленности. Но изначальная направленность LTE на мобильное применение оказало существенное влияние на разработку. Так, в отличие от WiMAX, для организации восходящего (от абонента к базовой станции) канала используется упрощенный вариант мультиплексирования (SCFDMA). Снижение пропускной способности в данном случае оправдано значительно меньшей стоимостью, и, что еще важнее, расходом электроэнергии.
Другой важной частью спецификации LTE является инфраструктура. Группа 3GPP предлагает системную архитектуру ядра сети (SAE, System Architecture Evolution). Эволюционность в данном случае подразумевает совместимость новых наработок с существующей инфраструктурой провайдеров мобильной связи. По сути, SAE представляет собой апгрейд ядра сети GPRS. Разработка устройств и программного обеспечения к ним также упрощается за счет полного перехода на протокол IP. Тот самый, «компьютерный». При этом исчезает архаичная схема коммутации каналов — весь трафик, в том числе голосовой, передается посредством VoIP. Разумеется, с соответствующими многоуровневыми гарантиями (QoS). Для обеспечения требований к производительности (потенциально, архитектура способна нести нагрузки LTE Advanced) и времени отклика, базовые станции сети получат новые высокоскоростные интерфейсы, а также будут наделены существенно большими полномочиями, в значительной мере выполняя функции контроллеров радиосети (RNC, radio network controller).
На иллюстрации изображены компоненты 2G-сетей, которые будут заменены или дополнены новыми технологиями: WiMAX/LTE работают с радиочастью, SAE дополняет традиционную архитектуру провайдера.
Группа 3GPP учла интересы многих сторон при создании этой архитектуры. SAE поддерживает мобильность абонентов между разными радиосетями, включая разработанные группами 3GPP2 и WiMAX Forum. Ничего удивительного, что «Скартел» осуществил попытку запуска LTE.
Традиционно, внедрение любой технологии в области радиосвязи в России протекает оченьмедленно. И дело тут вовсе не в неготовности рынка принять новинки. Быстрый и недорогой беспроводной интернет с хорошим покрытием сети — гарантированный хит продаж! Это понимают как операторы «Большой тройки», так и чиновники Государственной комиссии по радиочастотам. Попытка монополизации частотного ресурса для LTE невесть откуда появившейся компанией «Основа Телеком» приобрела скандальную известность. Остается лишь надеяться, что подобный трюк не пройдет и лицензии получат хотя бы крупные операторы. Иначе, при отсутствии конкуренции, дешевого LTE россиянам не видать — строить с нуля сеть не только очень дорого, но еще и долго.
Лазейка неожиданно нашлась у компании «Скартел»: условиям лицензий, полученных для реализации сетей WiMAX, удовлетворяет и LTE! Не в последнюю очередь благодаря схожести организации радиообмена. На радостях, «Скартел» громко заявил о своих намерениях открыть LTE-сети в пяти крупнейших городах России. Но государственные традиции нарушать нельзя: Роскомнадзор приостановил действие лицензий компании «Скартел». Последовали долгие судебные препирательства, продолжающиеся и по сей день.
Куда расторопнее оказались наши соседи по СНГ. 28 июля 2022 года компания МТС запустила сеть LTE в Узбекистане. Дочка «Вымпелкома» (КаР-Тел) преуспела в Казахстане: сеть в Алма-Аты в тестовом режиме была запущена 27 октября. Выводы
Итог прост: если вы живете в России и пропускной способности сетей 3G вам не хватает, — это прямая дорога к Yota. Вспомните, сколько лет прошло от запуска первой UMTS-сети в Японии до начала эксплуатации технологии в России. Неизвестно, стоит ли ждать более быстрой реакции бюрократического аппарата. Но если в стране вашего проживания развитию LTE-сетей подобные сложности не мешают, стоит предпочесть именно эту технологию. В силу меньшей стоимости внедрения ее предпочтет большинство крупных компаний.
А сети и терминалы четвертого поколения пока не готовы. «Я говорю, анисовой, к сожалению, нет. Столичная!» Выбирайте, WiMAX или LTE. Здравы будем, бояре!
