Мережі та стандарти мобільного зв'язку на території Російської Федерації. Стандарти мобільного зв'язку Частоти gsm 2g 3g 4g

Головна / Оптимізація роботи

При виборі системи посилення дуже важливо знати два параметри: покоління мобільної мережі (2G, 3G або 4G), якість якої ви хочете покращити, та частоту, на якій вона функціонує.

Справа в тому, що всі основні компоненти систем посилення – антени, репітери, модеми та роутери – створюються під певні частотні діапазони і дуже рідко підтримують відразу всі існуючі у світі стандарти. Іншими словами, ви можете придбати комплект посилення "для 4G-інтернету", але якщо в його складі буде антена, розрахована на частотний діапазон, в якому не працює ваш оператор, гроші будуть витрачені даремно.

Наведемо приклад. Найчастіше 4G-інтернет надається на частоті 2600 МГц, і більшість комплектів для посилення 4G розраховані саме на цю частоту. Тим не менш, все частіше вітчизняні оператори починають використовувати додаткові частоти 1800 та 800 МГц. Якщо у вашому місці працює саме така мережа, то комплект, розрахований на частоту 2600 МГц, буде марним.

Отже, щоб вибрати комплект, вам потрібно знати, які технології ви хочете підсилити та в яких частотних діапазонах вони працюють. Найпростіше це зробити за допомогою смартфона під керуванням операційної системи Android або iOS (iPhone).

Визначаємо покоління стільникової мережі

Визначити покоління мережі за допомогою смартфона, як правило, дуже легко. У більшості сучасних операційних систем технологія передачі вказується в рядку стану поряд з рівнем стільникового сигналу. Технологія може бути вказана безпосередньо (2G, 3G або 4G) або за допомогою однієї з абревіатур. Найчастіше зустрічаються такі позначення:

2G, GPRS (G), EDGE (E) - традиційна технологія 2G, на якій працює стандартний голосовий GSM-зв'язок та повільний мобільний інтернет;
3G, UMTS, HSDPA (H), HSPA+ (H+) - третє покоління стільникового зв'язку, що використовується для дзвінків та доступу до широкосмугового мобільного інтернету;
4G, LTE (L) - четверте покоління стільникового зв'язку, яке зараз використовується вітчизняними операторами тільки для доступу до високошвидкісного мобільного інтернету.

Наприклад, на смартфонах Xiaomi з двома SIM-картами рядок стану виглядає так:

Як легко визначити, перша SIM-карта оператора МТС зараз працює в режимі 4G, а друга SIM-карта Tele2 - в 3G.

На яких частотах працюють оператори у Росії

Здавалося б, дізнавшись, які стандарти зв'язку доступні у вашому місці, можна приступати до вибору комплекту посилення. Тим не менш, є одна істотна проблема: та сама технологія зв'язку може працювати на різних частотах.

Кожен стандарт зв'язку (2G, 3G та 4G) містить безліч підстандартів. Щоб система посилення працювала коректно та посилювала саме той частотний діапазон, на якому працює ваш оператор, попередньо цей частотний діапазон потрібно дізнатися.

На даний момент у Росії зустрічаються такі стандарти стільникового зв'язку:

Покоління	Частотні діапазони	Назва стандарту
		GSM-900, EGSM, GSM-E900
		GSM-1800, DCS-1800

На жаль, дізнатися, якою частотою працює ваш оператор, вже не так легко. Розробники операційних систем Android та iOS вважали, що ця інформація не стане у нагоді звичайним користувачам, і сховали її в спеціальне сервісне меню. Нижче ми розповімо, як викликати приховане меню і дізнатися частоту оператора. Але перед цим – ще один важливий крок!

Якщо ваш смартфон за замовчуванням використовує ту мережу, яку ви хочете підсилити, додаткові дії не потрібні. Але бувають ситуації, коли необхідно визначити частотний діапазон іншої мережі. Наприклад, ви хочете дізнатися частоту 2G, а смартфон автоматично підключається до 3G. Інший приклад: вам необхідно посилити голосовий зв'язок, а ваш телефон підключений до 4G-мережі, де доступний тільки мобільний інтернет. Щоб виміряти потрібний стандарт, примусово переведіть смартфон у відповідний режим.

Для цього на пристроях Android перейдіть до Установки > Інші мережі > Мобільні мережі > Режим мережіта виберіть потрібний стандарт зв'язку. Залежно від моделі смартфона та версії операційної системи шлях до розділу Режим мережіможе трохи відрізнятися.

Смартфони Apple, на жаль, не підтримують ручне перемикання режимів. Таким чином, користувачі iPhone можуть визначити частоту тільки стандарту, в якому смартфон працює автоматично.

Як дізнатися частоту стільникового зв'язку

Як ми вже сказали вище, щоб отримати інформацію про частоту, на якій ваш смартфон підключений до базової станції, необхідно зайти до спеціального сервісного меню. На пристроях Android воно зазвичай називається Service Mode, на смартфонах Apple – Field Test. Щоб викликати відповідний екран, достатньо набрати певний номер.

Важливо! В залежності від моделі пристрою та версії операційної системи наведені в цій статті інструкції можуть не працювати. У такому разі введення коду ні до чого не призведе. Також на деяких смартфонах меню може виглядати інакше, а інформація про мережу знаходиться в одному з підменю. Можливо, вам доведеться пошукати в підрозділах меню, перш ніж ви знайдете потрібну сторінку з інформацією про мобільне з'єднання!

Перед тим, як виконувати тестування частоти, від'єднайте WiFi-з'єднання. Якщо у Вашому телефоні встановлено дві SIM-картки, рекомендується вийняти непотрібну картку та залишити лише ту, яку потрібно протестувати. Так ви зможете уникнути зайвої плутанини і отримаєте інформацію про поточне з'єднання.

Як викликати сервісне меню на Android

Залежно від версії Android, сервісне меню відкривається за допомогою одного з наступних кодів:

*#0011#
*#*#4636#*#*
*#*#197328640#*#*

Після введення останнього символу приховане меню має відкритися автоматично, не потрібно натискати кнопку виклику. На смартфонах Samsung ви одразу потрапите на екран з інформацією про стан мережі. На пристроях інших виробників може знадобитися перейти до підрозділу «Інформація про телефон» або до іншого, який містить відомості про мобільне підключення. На жаль, на деяких моделях Android-смартфонів це меню може бути зовсім недоступним.

На смартфонах Samsung для отримання інформації про мережу достатньо набрати номер *#0011#

Для отримання інформації про мережу на смартфонах Xiaomi необхідно набрати номер *#*#4636#*#*, перейти до розділу «Інформація про телефон» та прокрутити сторінку вниз. На пристроях із двома SIM-картками розділів «Інформація про телефон» буде два.

Як бачите, приховане меню надає дуже багато технічних даних. Більшість цієї інформації нам не знадобиться, а на що саме слід звернути увагу, ми розповімо трохи нижче.

Як викликати сервісне меню на iPhone

На смартфонах Apple сервісне меню викликається аналогічно, але за допомогою іншого коду. Після введення потрібно натиснути кнопку виклику:

*3001#12345#*

Щоб отримати інформацію про стільникове підключення, вам потрібно знайти потрібний пункт підменю. Залежно від поточного стандарту зв'язку пройдіть:

для 2G: GSM Cell Environment > GSM Cell Info > Neighboring Cells > 0

для 3G: UMTS Cell Environment > Neighbor Cells > UMTS Set > 0

для 4G: Serving Cell Info

Визначаємо частоту 2G-мережі (GSM)

Для визначення частоти, на якій функціонує мережа GSM, використовується спеціальний радіочастотний номер каналу - ARFCN. По суті, це ідентифікатор, який вказує на те, в якому радіочастотному діапазоні зараз працює ваш смартфон. На сторінці сервісного меню ідентифікатор зазвичай вказується після позначення ARFCN, RX, Rx Ch, Freq, BCCHабо інший схожої абревіатури.

Рідше смартфони в режимі 2G показують відразу назву стандарту (наприклад GSM-900) або робочу частоту. Якщо ваш смартфон відобразив назву стандарту у готовому вигляді, вважайте, що вам пощастило. В іншому випадку визначте, до якого стандарту належить зазначений ARFCN, за допомогою наведеної нижче таблиці.

	2G-стандарт	Частотний діапазон

0–124 975–1023

Наприклад, так виглядає визначення частоти GSM на смартфонах Samsung (ліворуч) та iPhone (праворуч):

Якщо смартфон показує кілька значень ARFCN, перерахованих стовпчиком, активна мережа, як правило, перша в списку.

Визначаємо частоту 3G-мережі

Аналогічно справа з визначенням частоти в 3G-мережах. Тут ідентифікатор каналу називається інакше - UARFCN. На відміну від 2G-мереж, значень UARFCN може бути зазначено два: одне, що дозволяє визначити канал прийому даних (DL) та інше, що вказує на канал відправлення (UL). Також може бути зазначена назва стандарту або його спеціальний порядковий номер - так званий Бенд (від англ. band).

			3G-стандарт	Частотний діапазон

Таким чином, у сервісному меню ви можете виявити або значення UARFCN або порядковий номер «бенда»: наприклад, Band 1. UARFCN зазвичай вказується після таких абревіатур, як RX, CH DLта інших. На iPhone ідентифікатор частоти 3G називається Downlink Frequencyабо dl_freq.

Якщо смартфон показує кілька значень UARFCN, перерахованих стовпчиком, активна мережа, як правило, перша в списку.

Наведемо приклад визначення UARFCN на сучасних смартфонах Xiaomi (ліворуч) та Samsung (праворуч). У разі використовується частота 2100 МГц:

Визначаємо частоту 4G-мережі

Аналогічним чином і з 4G-мережами. Тут може бути вказаний Бенд або ідентифікатор каналу - EARFCN. На iPhone визначити частоту 4G найпростіше по «бенду», вказаному в пункті Freq Band Indicatorабо freq_band_ind.Якщо смартфон показує кілька значень EARFCN, перерахованих стовпчиком, активна мережа, як правило, перша в списку.

			4G-стандарт	Частотний діапазон

Зверніть увагу, що в останньому наведеному стандарті не вказані різні значення EARFCN для надсилання та прийому. Це зовсім невипадково. Справа в тому, що в стандарті LTE Band 38 прийом і передача даних відбувається в тому самому частотному діапазоні, але поперемінно (технологія TDD). Для посилення цього стандарту може знадобитися спеціальний репітер.

Нижче показаний приклад визначення EARFCN на смартфонах Xiaomi (ліворуч) та останніх версіях iPhone (праворуч).

На пристрої Android визначити частоту 4G можна і простіше, скориставшись безкоштовним додатком CellMapper . CellMapper відображає інформацію про стільникову мережу, у тому числі поточний «Бенд». На жаль, за його допомогою не можна визначити частоту 2G- або 3G-мережі.

Завжди визначайте частоту в точці, в якій плануєте встановлювати зовнішню антену системи посилення. Якщо оператор використовує кілька частотних діапазонів одночасно, смартфон може на вулиці використовувати один стандарт, а в приміщенні інший. Пов'язано це з тим, що нижчі частоти проникають у приміщення краще і, як правило, саме їм електронні пристрої віддають перевагу.

Наприклад, якщо ваш оператор надає 4G-інтернет одночасно в частотних діапазонах 800 і 2600 МГц, то всередині приміщення смартфон може вибрати повільніший стандарт LTE800, а на вулиці переключитися на швидший LTE2600.

Крім того, слід враховувати, що одночасне використання двох 4G-діапазонів відкриває перед оператором можливість агрегації частот. Агрегація - функція мереж LTE-Advanced, коли абонентські пристрої використовують кілька частотних діапазонів задля досягнення максимальної швидкості. Сьогодні ця технологія лише починає впроваджуватися операторами стільникового зв'язку, але в найближчому майбутньому вона може істотно підвищити продуктивність мобільного інтернету.

Якщо ви визначили, що у вашому місці розташування оператор зв'язку працює одночасно у двох «бендах», має сенс задуматися про придбання дводіапазонної системи посилення.

Їхні основні запити пов'язані з якістю послуг, підтримкою, ціноутворенням та іншими факторами. Коли ви вибираєте мережного оператора, вам також потрібно робити вибір між мережею GSM або WCDMA.

Ймовірно, ви стикалися з цими термінами раніше, коли вибирали новий мобільний телефон, вперше підключалися до провайдерів або змінювали їх. Але ви знаєте, що вони означають і в чому різниця між ними? Щоб зробити правильний вибір, слід докладніше розглянути, ніж відрізняється GSM від WCDMA і що їх краще.

Що таке GSM?

GSM виступає у ролі Глобальної системи мобільного зв'язку і в даний час вважається стандартом зв'язку в глобальному масштабі, особливо в Азії та Європі, з доступністю більш ніж у 210 країнах світу. Він функціонує на чотирьох різних частотних діапазонах: 900 МГц та 1800 МГц – у Європі та Азії, а 850 МГц та 1900 МГц – у Північній та Південній Америці. Асоціація GSM є міжнародною організацією, заснованою у 1987 році, яка призначена для розробки та контролю розширення використання бездротового зв'язку цього стандарту.

GSM використовує варіант TDMA (множинний доступ із тимчасовим поділом), який ділить смуги частот на кілька каналів. У цій технології голос перетворюється на цифрові дані, які передаються через канал та часовий інтервал. На іншому кінці приймач прослуховує лише призначений часовий інтервал, а дзвінок поєднує обидва сигнали. Очевидно, що це відбувається за дуже короткий час, і одержувач не помічає розрив або тимчасовий поділ.

Що таке WCDMA?

CDMA, або множинний доступ із кодовим поділом, став стандартом, розробленим та запатентованим компанією Qualcomm, і згодом використовувався як основа для стандартів CDMA2000 та WCDMA для 3G. Однак через свій пропрієтарний характер технологія WCDMA не отримала такого глобального впровадження, яке має GSM. В даний час її використовують менш ніж 18% мереж по всьому світу, в основному в США, а також у Південній Кореї та Росії. Чим відрізняється GSM від WCDMA з технічного погляду?

У мережах WCDMA цифрові виклики накладаються друг на друга, привласнюючи унікальні коди їхньої диференціації. Кожен сигнал дзвінка кодується іншим ключем, а потім вони передаються одночасно. Кожен приймач має унікальний ключ, здатний розділити сигнал на його окремі виклики.

Обидва стандарти мають множинний доступ, що означає, що кілька дзвінків можуть проходити через одну вежу. Але, як можна побачити, основна різниця між ними пов'язана з тим, як дані перетворюються на радіохвилі, які ваш телефон транслює та отримує.

Основна причина, з якої телекомунікаційних компаній виникали проблеми зі швидким розгортанням нового формату, - це різниця в частотних діапазонах, які вони використовують. Через це телефони, випущені за допомогою лише GSM, не могли зв'язуватися з мережами WCDMA, і навпаки. Щоб обійти це, більшість виробників пристроїв доводилося застосовувати безліч частотних діапазонів для мереж 2G і 3G. Це гарантувало, що мобільні телефони могли використовуватися практично у будь-якій мережі та у будь-якому місці у світі.

WCDMA чи GSM: у чому різниця?

До появи технології 4G LTE очевидна різниця між пристроями GSM та WCDMA була пов'язана із SIM-картою. GSM-телефони поставлялися з роз'ємом для сімки, а пристрої CDMA - ні.

Іншими словами, WCDMA – на основі телефону з номером абонента, пов'язаним з конкретним пристроєм, що підтримує 3G. Якщо ви бажаєте перейти на інший телефон, вам потрібно буде зв'язатися з провайдером, деактивувати старий пристрій та активувати новий. З іншого боку, у GSM-пристроях номер пов'язаний з SIM-картою, тому при перемиканні на інший девайс все, що вам потрібно зробити, - це помістити СІМ-картку в новий телефон.

Охоплення мережі

Охоплення мережі не залежить від того, чи є вона GSM або WCDMA. У чому різниця у такому разі? Ця характеристика залежить від інфраструктури, яку має оператор. Мережі GSM набагато популярніші у всьому світі, за винятком США, де Verizon Wireless, мережа (W)CDMA, може похвалитися найбільшою кількістю абонентів у країні.

Міжнародний роумінг

При підключенні всередині країни не має значення, яку мережу ви використовуєте, якщо її охоплення достатньо. Так, у Росії ви можете безперешкодно використовувати WCDMA чи GSM. У чому різниця за межами країни?

Коли справа доходить до міжнародного роумінгу, GSM має безліч переваг: існує набагато більше цих мереж по всьому світу, а також безліч роумінгових тарифів між цими провайдерами. З телефоном GSM ви також маєте перевагу в тому, що ви можете придбати місцеву SIM-карту, де б ви не знаходилися (за умови, що ви використовуєте розблокований пристрій). У свою чергу, ви не зможете отримати повний доступ до підключення до даних WCDMA, залежно від пристрою та сумісності.

4G, WCDMA чи GSM: у чому різниця у найближчому майбутньому?

З появою 4G та прийняттям LTE та LTE-Advanced як стандарт більшістю мережевих операторів у всьому світі дебати щодо GSM та WCDMA займають менше часу. Сьогодні ви можете помітити, що новітні смартфони, призначені для мереж WCDMA, також постачаються з роз'ємами для SIM-карток, щоб скористатися можливостями 4G LTE у мережі.

Різниця GSM або WCDMA-пристроїв призводить до того, що вони не можуть бути взаємозамінними навіть зараз і ніколи не будуть крос-сумісними, але в найближчому майбутньому це не матиме жодного значення. Пов'язано це про те, що сучасні розробники продовжують просуватися повного переходу на 4G LTE. Ця технологія має очевидні переваги.

Так, при міжнародному роумінгу головний фактор - це якість голосового виклику та задоволення потреб у даних 3G. Ці параметри можуть бути однаковими в мережах GSM або WCDMA. У чому різниця? Модеми 3G, вбудовані в ці пристрої можуть показувати високу функціональність. Але щодо таких факторів, як доступність, охоплення та ціна на послуги, 4G пропонує найкращі умови.

Усі неодноразово чули про мережі другого, третього та четвертого покоління мобільного зв'язку. Деякі, можливо, вже читали про мережі майбутнього - п'ятого покоління. Але питання - що означає G, E, 3G, H, 3G+, 4G або LTE на екрані смартфона і що серед цього швидше досі турбують багатьох людей. Відповімо на них.

Ці піктограми означають тип підключення вашого смартфона, планшета або модему до мобільної мережі.

1. G(GPRS - General Packet Radio Services): найповільніший і застарілий варіант підключення пакетної передачі даних. Перший стандарт мобільного інтернету, виконаний шляхом надбудови над GSM (після CSD-з'єднання до 9,6 кбіт/с). Максимальна швидкість GPRS-каналу – 171,2 кбіт/с. При цьому реальна, як правило, на порядок нижча та інтернет тут не завжди працездатний у принципі.

2. E(EDGE або EGPRS - Enhanced Data rates for GSM Evolution): швидша надбудова над 2G та 2,5G. Технологія цифрової передачі. Швидкість EDGE вища за GPRS приблизно в 3 рази: до 474,6 кбіт/с. Однак вона також відноситься до другого покоління бездротового зв'язку і вже застаріла. Реальна швидкість EDGE зазвичай тримається в районі 150-200 кбіт/с і залежить від місцезнаходження абонента - тобто завантаженості базової станції в конкретному районі.

3. 3 G(Third Generation – третє покоління). Тут по мережі можлива не лише передача даних, а й голоси. Якість передачі мови в мережах 3G (якщо обидва співрозмовники перебувають у радіусі їхньої дії) може бути значно вище, ніж у 2G (GSM). Швидкість інтернету в 3G також значно більша, а його якість, як правило, вже цілком достатня для комфортної роботи на мобільних пристроях і навіть стаціонарних комп'ютерах через USB-модеми. При цьому швидкість передачі даних може впливати ваше поточне положення, в т.ч. чи знаходитесь ви на одному місці або рухаєтеся у транспорті:

Перебуваєте без руху: зазвичай до 2 Мбіт/с
Рухаєтесь зі швидкістю до 3 км/год: до 384 кбіт/с
Рухаєтеся зі швидкістю до 120 км/год: до 144 кбіт/с.

4. 3,5 G, 3G+,H,H+(HSPDA - High-Speed Downlink Packet Access): наступна надбудова високошвидкісної пакетної передачі даних вже над 3G. В даному випадку швидкість передачі даних впритул наближається до 4G і в режимі H вона становить до 42 Мбіт/с. У реальному житті мобільний інтернет у такому режимі в середньомупрацює у мобільних операторів на швидкостях 3-12 Мбіт/с (іноді вище). Для тих, хто не розуміється: це дуже швидко і цілком достатньо, щоб при стабільному з'єднанні дивитися онлайн-відео в не надто високій якості (дозвіл) або качати важкі файли.

Також у 3G з'явилася функція відеодзвінка:

5. 4G, LTE(Long-Term Evolution – довготривалий розвиток, четверте покоління мобільного інтернету). Ця технологія використовується тільки для передачі даних (не для голосу). Максимальна download-швидкість тут – до 326 Мбіт/с, upload – 172,8 Мбіт/с. Реальні значення знову ж таки на порядок нижче заявлених, але все одно вони становлять десятки мегабіт на секунду (на практиці часто можна порівняти з режимом H; в умовах завантаженості Москви зазвичай 10-50 Мбіт/с). При цьому швидший PING і сама технологія роблять 4G найкращим стандартом для мобільного інтернету в модемах. Смартфони та планшети в мережах 4G (LTE) тримають заряд батареї довше, ніж у 3G.

6. LTE-A(LTE Advanced – модернізація LTE). Пікова швидкість передачі тут - до 1 Гбіт/с. Насправді інтернет здатний працювати на швидкостях до 300 Мбіт/с (в 5 разів швидше за звичайний LTE).

7. VoLTE(Voice over LTE - голос по LTE як додатковий розвиток технології): технологія передачі голосових викликів по мережах LTE на базі IP Multimedia Subsystem (IMS). Швидкість з'єднання - до 5 разів швидше порівняно з 2G/3G, а якість самої розмови та передачі мови - ще вища і чистіша.

8. 5 G(П'яте покоління стільникового зв'язку на базі IMT-2020). Стандарт майбутнього, поки що знаходиться на стадії розробки та тестування. Швидкість передачі в комерційному варіанті мереж обіцяється вище LTE до 30 разів: максимально передача даних зможе здійснюватися до 10 Гбіт/с.

Зрозуміло, скористатися будь-якою з перерахованих вище технологій ви зможете у разі її підтримки вашим обладнанням. Також її робота залежить від можливостей самого мобільного оператора у конкретній точці місцезнаходження абонента та його тарифного плану.

Початківцям незрозумілі ігри, які роблять розробники стандартів. Здається, використовує GSM частоти 850, 1900, 900, 1800 МГц, чого більше? Швидка відповідь – читайте наступний розділ Інструкція телефону. Буде показано неправомірність загальноприйнятого тлумачення. Проблема описана такими положеннями:

Друге покоління стільникового зв'язку 2G породило безліч стандартів. Світ знає три епіцентри, які задають ритм: Європа, Північна Америка, Японія. Росія перейняла стандарти перших двох, переінакшивши.
Родовід дерева нормативів постійно шириться.
Міжнародні варіанти стандартів покликані поєднати різнорідні правила окремих країн. Часто безпосередньо використання неможливе. Уряди змінюють законодавчу основу, закріплюючи плани частот.

Сказане пояснює витоки нерозуміння проблеми новачками. Повертаючи питанню ясність, побудуємо спрощену ієрархію стандартів, вказуючи попутно використовувані частоти.

Генеалогія стандартів

Наступна інформація покликана роз'яснити обивателю структуру існуючих стандартів. Нижче, у наступних розділах, будуть описані технології, що застосовувалися в Росії. Жирним позначені відповідні представники дерева, що прикрасив російський ліс.

1G

Сімейство AMPS: AMPS, NAMPS, TACS, ETACS.
Інші: NMT, C-450, DataTAC, Hicap, Mobitex.

2G: 1992

Сімейство GSM/3GPP: GSM, HSCSD, CSD.
Сімейство 3GPP2: cdmaOne.
Сімейство AMPS: D-AMPS.
Інше: iDEN, PHS, PDC, CDPD.

2G+

Сімейство 3GPP/GSM: GPRS, EDGE.
Сімейство 3GPP2: CDMA2000 1x, включаючи Advanced.
Інші: WiDEN, DECT.

3G: 2003

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

3G+

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

4G: 2013

Сімейство 3GPP: LTE-A, LTE-S Pro.
Сімейство IEEE: WiMAX.

5G: 2020

5G-NR.

Короткий опис

Генеалогія дозволяє простежити види, що вимерли. Наприклад, сучасні автори часто користуються абревіатурою GSM, вводячи читача в оману. Технологія повністю обмежена другим поколінням стільникового зв'язку, що вимерлий вигляд. Колишні частоти із доповненнями продовжують використовуватися нащадками. 1 грудня 2016 року австралійський Телстра припинив використання GSM, ставши першим у світі оператором, що повністю оновив обладнання. Технологією продовжують задовольнятися 80% населення планети (відповідно до Асоціації GSM). Приклад австралійських колег 1 січня 2017 року наслідував американський AT&T. Пішла зупинка сервісу оператором Optus, квітневим днем 2017 Сінгапур визнав невідповідність 2G зростаючим потребам населення.

Отже, термін GSM використовується стосовно застарілого обладнання, що завалило РФ. Протоколи-нащадки можуть бути названі спадкоємцями GSM. Частоти наступними поколіннями збережені. Змінюються проколи, методи передачі. Нижче розглянуто аспекти розподілу частот, що супроводжують модернізацію обладнання. Обов'язково наводяться відомості, що дозволяють встановити спорідненість GSM.

Інструкція телефону

Корисну інформацію щодо питання надасть інструкція телефону. Відповідний розділ перераховує підтримувані частоти. Окремі апарати дозволять настроїти область прийому. Слід вибирати модель телефону, що ловить загальноприйняті російські канали:

900 МГц – E-GSM. Висхідна гілка – 880..915 МГц, низхідна – 925..960 МГц.
1800 МГц – DCS. Висхідна гілка – 1710..1785 МГц, низхідна – 1805..1880 МГц.

Технологія LTE додає область 2600 МГц, впроваджено канал 800 МГц.

Історія виникнення зв'язку РФ: частоти

У 1983 році розпочато розробку європейського стандарту цифрового зв'язку. Нагадуємо, перше покоління 1G використало аналогову передачу. Таким чином, інженери заздалегідь розвивали стандарт, запобігаючи історії розвитку техніки. Цифровий зв'язок народжений Другою світовою війною, точніше, системою шифрованої передачі Зелений шершень. Військові чудово розуміли: настає епоха цифрових технологій. Громадянська промисловість ловила рух вітру.

900 МГц

Європейська організація CEPT створила комітет GSM (Groupe Special Mobile). Європейська комісія запропонувала використати спектр 900 МГц. Розробники засіли у Парижі. Через п'ять років (1987) 13 країн ЄС подали Копенгагену меморандум про необхідність створення єдиної мережі стільникового зв'язку. Спільнота вирішила попросити допомоги GSM. У лютому вийшла перша технічна специфікація. Політики чотирьох країн (травень 1987 р.) підтримали проект боннською декларацією. Наступний короткий період (38 тижнів) наповнений загальною суєтою, керованої чотирма призначеними персонами:

Армін Зільберхорн (Німеччина).
Філіпп Дупуліс (Франція).
Ренцо Фаїллі (Італія).
Стефен Темпл (Велика Британія).

У 1989 комісія GSM залишає піклування CEPT, стаючи частиною ETSI. 1 липня 1991 року колишній прем'єр-міністр Фінляндії Гаррі Холкері здійснив перший дзвінок абоненту (Кааріна Суоніо), користуючись послугами провайдера Радіолінія.

1800 МГц

Паралельно до впровадження 2G йшли роботу, покликані залучити область 1800 МГц. Перша мережа накрила Велику Британію (1993). Одночасно засувався австралійський оператор Телеком.

1900 МГц

Частота 1900 МГц запроваджено США (1995). Створено асоціацію GSM, світова кількість абонентів досягла цифри 10 млн. осіб. Роком пізніше цифра зросла вдесятеро. Використання 1900 МГц завадило запровадження європейської версії UMTS.

800 МГц

Діапазон 800 МГц з'явився в 2002 році, паралельно до впровадження сервісу мультимедійних повідомлень.

Увага, питання!

Які частоти стали російським стандартом? Плутанини додає незнання авторами рунету нормативів, що приймаються офіційними розробниками. Пряма відповідь розглянута вище (див. розділ Інструкція телефону), описуємо роботу згаданих організацій (розділ UMTS).

Чому так багато частот

Досліджуючи результати 2010 року, Асоціація GSM заявила: стандартом охоплено 80% абонентів планети. Це означає, що чотири п'яті мережі не можуть вибрати єдину частоту. Крім того, є 20% чужорідних стандартів зв'язку. Звідки береться коріння зла? Країни другої половини ХХ століття розвивалися розрізнено. Частоти 900 МГц СРСР зайняли військову, цивільну повітряну навігацію.

GSM: 900 МГц

Паралельно виробленню Європою перших варіантів GSM НУО Астра, НДІ Радіо, НДІ Міністерства оборони розпочали дослідження, що закінчилися натурними випробуваннями. Винесений вердикт:

Можливе спільне функціонування навігації та другого покоління стільникового зв'язку.

NMT-450.

Зверніть увагу: знову 2 стандарти. Кожен використовує власну сітку частот. Оголошений конкурс розподілу GSM-900 виграли НУО Айстра, ВАТ МГТС (нині МТС), російські компанії, канадська BCETI.

NMT-450МГц – перше покоління

Отже, Москва використовувала, починаючи 1992 роком, діапазон 900 МГц (див. вище), оскільки інші частоти GSM ще були народжені. До того ж країни Скандинавського півострова розробили два варіанти:

NMT-450.
NMT-900 (1986).

Причина вибору російським урядом першої відповіді? Ймовірно, вирішили спробувати два діапазони. Зверніть увагу, ці стандарти описують аналоговий зв'язок (1G). Країни-розробники почали прикривати лавочку з грудня 2000 року. Останньою (1 вересня 2010 року) здалася Ісландія (Siminn). Експерти відзначають важливу перевагу діапазону 450 МГц: дальність. Вагомий плюс, оцінений віддаленою Ісландією. Російський уряд хотів покрити площу країни, задіявши мінімум вишок.

NMT полюбили рибалки. Звільнену сітку зайняв цифровий CDMA 450. За 2015 рік технології Скандинавії освоїли 4G. Російський Уралвестком звільнив комірчину 1 вересня 2006 року, Сибірьтелеком – 10 січня 2008 року. Дочірній (Теле 2) Скайлінк забиває діапазоном Пермську, Архангельську області. Термін закінчення ліцензії – 2021 рік.

D-AMPS: ДМВ (400..890 МГц) – друге покоління

Американські мережі 1G, які використовували специфікацію AMPS, відмовлялися приймати GSM. Натомість розроблено дві альтернативи організувати мобільні мережі другого покоління:

IS-54 (березень 1990, 824-849; 869-894 МГц).
IS-136. Відрізняється великою кількістю каналів.

Стандарт нині мертвий, повсюдно замінений нащадками GSM/GPRS, CDMA2000.

Навіщо росіянину D-AMPS

Російський обиватель часто користується вживаною технікою. Обладнання D-AMPS досягло складів Теле 2, Beeline. 17 листопада 2007 року останні прикрили лавочку Центральному регіону. Ліцензія Новосибірської області закінчилася 31 грудня 2009 року. Остання ластівка відлетіла 1 жовтня 2012 року (Калінінградська область). Киргизія використала діапазон до 31 березня 2015 року.

CDMA2000 - 2G+

Деякі варіанти протоколу використовують:

Узбекистан – 450 МГц.
Україна – 450; 800 МГц.

У період грудень 2002 – жовтень 2016 р. специфікації 1хRTT, EV-DO Rev. A (450 МГц) застосовувалися Скайлінк. Нині інфраструктуру модернізовано, впроваджено LTE. 13 вересня 2016 року світові портали облетіла звістка: Теле 2 припиняє використання CDMA. Американський MTS розпочав процес впровадження LTE роком раніше.

GPRS – друге-третє покоління

Розробка протоколу CELLPAC (1991-1993) стала поворотною точкою розвитку стільникового зв'язку. Отримано 22 патенти США. Нащадками технології вважають LTE, UMTS. Пакетна передача даних має прискорити процес обміну інформацією. Проект має вдосконалити мережі GSM (частоти перераховані вище). Сервісу користувача зобов'язані отриманням технологій:

Доступ в Інтернет.
Застарілий «натисни, щоб говорити».
Месенджер.

Накладення двох технологій (СМС, GPRS) багаторазово прискорює процес. Специфікація підтримує протоколи IP, PPP, X.25. Пакети продовжують надходити навіть під час розмови.

EDGE

Ще одна ступінь еволюції GSM задумана фірм AT&T (США). Compact-EDGE обійняв нішу D-AMPS. Частоти перераховані вище.

UMTS – повноцінне 3G

Перше покоління, яке вимагало оновити обладнання базових станцій. Змінилася сітка частот. Гранична швидкість передачі лінії, що використовує переваги HSPA+, становить 42 Мбіт/с. Реально досяжні швидкості значно перекривають 9,6 кбіт/с GSM. Починаючи з 2006 року, країни розпочали оновлення. Використовуючи ортогональне частотне мультиплексування, комітет 3GPP мав намір досягти рівня 4G. Ранні пташки випущені у 2002 році. Спочатку розробник заклав такі частоти:

.2025 МГц. Висхідна зв'язкова гілка.
.2200 МГц. Східна зв'язкова гілка.

Оскільки США вже використовувала 1900 МГц, вибрала відрізки 1710..1755; 2110..2155 МГц. Багато країн наслідували приклад Америки. Частота 2100 МГц дуже часто зайнята. Звідси наведені спочатку цифри:

850/1900 МГц. Причому 2 канали вибирають, використовуючи один діапазон. Або 850, чи 1900.

Погодьтеся, некоректно приплітати GSM, наслідуючи поганий поширений приклад. Друге покоління використовувало напівдуплексний єдиний канал, UMTS задіяв відразу два (шириною 5 МГц).

Сітка частот UMTS Росії

Перша спроба розподілити спектри відбулася 3 лютого-3 березня 1992 року. Рішення адаптувала женевська конференція (1997). Саме специфікація S5.388 закріпила діапазони:

1885-2025 МГц.
2110-2200 МГц.

Рішення вимагало подальших уточнень. Комісія визначила 32 ультра-канали, 11 склали невикористовуваний резерв. Більшість інших одержали уточнюючі назви, оскільки окремі частоти збігалися. Росія відкинула європейську практику, попри США, прийнявши 2 канали (band) UMTS-FDD:

№8. 900 МГц – E-GSM. Висхідна гілка – 880..915 МГц, низхідна – 925..960 МГц.
№3. 1800 МГц – DCS. Висхідна гілка – 1710..1785 МГц, низхідна – 1805..1880 МГц.

Характеристики стільникового телефону слід вибирати згідно з наведеною інформацією. Таблиця Вікіпедії, що розкриває частотний план планети Земля, абсолютно марна. Забули врахувати російську специфіку. Європа експлуатує найближчий канал №1 IMT. Також є мережа UMTS-TDD. Обладнання двох варіантів повітряних мереж несумісне.

LTE – 3G+

Еволюційне продовження зв'язування GSM-GPRS-UMTS. Може стати надбудовою мереж CDMA2000. Тільки багаточастотний телефон може забезпечити технологію LTE. Експерти прямо вказують місце нижче за четверте покоління. Всупереч заявам маркетологів. Спочатку організація ITU-R визнала технологію відповідною, пізніше позицію переглянули.

LTE є зареєстрованим товарним знаком ETSI. Ключовою ідеєю стало застосування сигнальних процесорів та використання інноваційних методів модуляції несучої. Була визнана доцільною IP-адресація абонентів. Інтерфейс втратив зворотну сумісність, частотний спектр вкотре змінився. Перша сітка (2004) запущена японською компанією NTT DoCoMo. Москву виставковий варіант технології наздогнав спекотним травнем 2010 року.

Повторюючи досвід UMTS, розробники впровадили два варіанти повітряного протоколу:

LTE-TDD. Тимчасовий поділ каналів. Технологія широко підтримана Китаєм, Південною Кореєю, Фінляндією, Швейцарією. Наявність єдиного частотного каналу (1850…3800 МГц). Частково перекриває WiMAX, можливий апгрейд.
LTE-FDD. Частотний поділ каналів (окремо низхідний, висхідний).

Частотні плани двох технологій різні, 90% конструкції ядра збігається. Самсунг, Квалкомм виробляють телефони, здатні ловити обидва протоколи. Займані діапазони:

Північна Америка. 700, 750, 800, 850, 1900, 1700/2100, 2300, 2500, 2600 МГц.
Південна Америка. 2500 МГц.
Європа. 700, 800, 900, 1800, 2600 МГц.
Азії. 800, 1800, 2600 МГц.
Австралія, Нова Зеландія. 1800, 2300 МГц.

Росія

Російські оператори вибрали технологію LTE-FDD, використовують частоти:

800 МГц.
1800 МГц.
2600 МГц.

LTE-A – 4G

Частоти залишилися незмінними (див. LTE). Хронологія запусків:

9 жовтня 2012 року у Yota з'явилося 11 базових станцій.
Мегафон 25 лютого 2014 року покрив Садове кільце столиці.
Білайн з 5 серпня 2014 працює на частотах LTE 800, 2600 МГц.

Недоліки аналогових мереж першого покоління, пов'язані з низькою пропускною здатністю мережі та слабкою конфіденційністю розмов, підштовхнули розробників до створення мереж другого покоління. 2Gна основі цифрових стандартів. У міру зростання популярності мобільного зв'язку розробники серйозно зайнялися збільшенням пропускної ємності стандартів та тотальною стандартизацією по всьому світу. Уніфікація мобільних терміналів дозволяє клієнтам спокійно подорожувати по всій планеті та завжди залишатися на зв'язку завдяки автоматичному роумінгу. На початку 90-х стало очевидно, що лише цифрові способи передачі мови та управління мобільним зв'язком дозволять вирішити ці дві задачі. Роботи зі створення загальносвітового цифрового стандарту стільникового зв'язку велися в Європі та Америці.

Існують чотири основні види мереж другого покоління з можливістю організації сотів радіусом до 20-30 км. Це американські мережі D-AMPSі CDMA, японський стандарт JDC (Japan Digital Cell)та глобальний загальноєвропейський стандарт GSM. Таким першопрохідникам ринку, як, наприклад, D-AMPS, сьогодні доводиться дуже важко. Щоб витримувати конкуренцію, їм доводиться знижувати тарифи і пропонувати послуги, яких цей стандарт не передбачав: автодозвон, автоматичне визначення номера, конференцзв'язок, голосова пошта, передача даних, а також доступ в мережу Internet.

Зберігши колишній розмір сотів та базову інфраструктуру, новий стандарт CDMA (Code Division Multiple Access)збільшив кількість одночасно телефонуючих абонентів у соті до 1000, а також зменшив собівартість телефонів, покращив конфіденційність розмов та повністю усунув проблему двійників. Кожен телефон CDMA має свій ідентифікаційний номер і для заміни апарата потрібна обов'язкова участь мобільного оператора. Список телефонних номерів та особистий органайзер користувача зберігаються у пам'яті телефону, і при заміні апарата доводиться перезаписувати всю інформацію. Для підвищення конфіденційності розмов у цифрових системах кодування мови відбувається шляхом стиснення інформаційного потоку. Телефони стандарту CDMA мають невеликі розміри та низьку витрату енергії. На сьогоднішній день стандарт, який набув найбільшого поширення в Північній Америці та Кореї, пропонує абонентам гарну якість звуку та найбільшу швидкість передачі даних (14,4 кбіт/с). Існують оператори цього стандарту і в Росії, однак їхня кількість невелика, через що роумінг дуже обмежений.

Стільникові мережі стандарту GSM (Global System for Mobile Communications)сьогодні найпопулярніші. Цей цифровий стандарт мобільного зв'язку був створений у Європі в 1991 році і дуже швидко поширився по всьому світу. Стандарт враховує багаторічний досвід експлуатації стільникових мереж, розрахований на масове застосування та допускає модифікацію без порушення базових функцій. Радіус стільники мережі GSM може досягати 35 км, а кількість одночасних дзвінків – до 1000. Максимальна потужність мобільних телефонів знаходиться в межах 1 Вт, а стаціонарних та автомобільних модифікаціях телефонів досягає 20 Вт. Мобільні термінали GSM найбільш мініатюрні та мають найбільший ресурс роботи без підзарядки.

Для цифрових стандартів стільникового зв'язку 2G характерне чисте звучання без завад, яке лише трохи спотворює тембр та інтонаційний відтінок мови. При слабкому сигналі або нестійкому зв'язку можливе незначне «ковтання» фрагментів слів. У моменти, коли абонент слухає співрозмовника, цифрові системи повністю відключають передавач, щоб не засмічувати ефір та заощаджувати заряд акумулятора. У той же час той, хто говорить, чує в динаміці штучний "комфортний шум", щоб не створювалося відчуття відсутності зв'язку. Підслухати розмови в ефірі GSM практично неможливо, оскільки використовуються складні та закриті алгоритми шифрування, які часто змінюються та кожне з'єднання має свій ключ.

Істотно збільшило пропускну спроможність запровадження стандарту GSM 1800, який розширив діапазон використовуваних частот, а стільники зробив дрібнішими. Досвід експлуатації мереж GSM 1800 у найбільших містах показав, що стандарт дозволяє уникнути перевантажень мережі навіть за тотального використання мобільного зв'язку. GSM використовує частоти 900 МГц і 1800 МГц у всьому світі, а ось у США Федеральна комісія з радіозв'язку надала операторам невеликий діапазон у районі 1900 МГц, створивши таким чином американський стандарт GSM 1900. У цьому ж діапазоні можуть працювати також оператори мереж CDMA та D-AMPS Мобільні телефони, що випускаються в даний час, здатні працювати у всіх трьох GSM діапазонах.

Надалі виникла гостра потреба у створенні нового стандарту мобільного зв'язку, який зміг би забезпечити суттєво більшу швидкість передачі інформації та комфортну роботу в Інтернеті. Завдання було вирішено у вигляді GPRS-технології, реалізованої у формі надбудови над стандартом GSM і що дозволяє досягати приймання швидкості 40,2 кбіт/с.

У телефонах стандарту GSM використовується змінна SIM-карта (Subscribe Identity Module), що дозволяє оператору однозначно ідентифікувати абонента, і навіть зберігати у пам'яті 255 номерів абонентів. При перестановці SIM-карти з одного апарата в інший автоматично переноситься власний номер телефону і телефонна книжка.

Оператори мереж GSM надають широкий спектр послуг:

голосові з'єднання;
текстові повідомлення SMS (Short Message Service);
вихід у Internet безпосередньо з телефону за допомогою WAP-браузера;
передача інформації та факсів (швидкість 9,6 кбіт/с або до 384 кбіт/сек за підтримки технології EDGE);
конференц зв'язок;
переадресація дзвінків;
інформаційні послуги (погода, ціни, адреси, телефони);
формування груп користувачів та ін.

Мобільні мережі GSMскладаються із системи комутації – Network Switching System (NSS), системи базових станцій - Base Station System (BSS)і телефонів абонентів (MS).

Система NSSслужить обслуговування викликів і комутації з'єднань, і навіть надання послуг абоненту. Система BSSвиконує всі функції радіоінтерфейсу.

NSS складається з:

центру комутації мобільного зв'язку (MSC);
домашнього регістру розташування (HLR);
візитного регістру розташування (VLR);
центр аутентифікації (AUC);
регістру ідентифікації абонентського обладнання (EIR)

BSS включає функціональні блоки:

контролер базових станцій (BSC);
базова станція (BTS).

Центр комутації мобільного зв'язку (MSC)є головним елементом мережі GSM та здійснює контроль за BTS та BSC у своїй зоні обслуговування. MSC встановлює з'єднання між абонентами мережі, а також здійснює з'єднання з іншими мобільними та стаціонарними мережами.

Домашній регістр розташування (HLR)зберігає інформацію про абонентів (перелік підключених послуг, поточний стан, місцезнаходження та ін.), які відносяться до MSC.

Візитний регістр розташування (VLR)містить інформацію про активних абонентів у зоні обслуговування конкретного MSC. До неї відносяться дані про домашніх абонентів даного MSC та абонентів, для яких цей MSC є гостьовим. Джерелом інформації для VLR є HLR.

Центр автентифікації (AUC)служить для ідентифікації абонентів та запобігання несанкціонованому доступу до мережі. Увімкнення телефону, здійснення дзвінка, відправлення SMS тощо. MSC обов'язково виконує процедуру автентифікації на підставі інформації, отриманої з AUC та MS.

Реєстр ідентифікації абонентського обладнання (EIR)є базою даних з інформацією про ідентифікаційні номери мобільних терміналів GSM, яка може бути використана для блокування вкрадених телефонів. EIR не є обов'язковим елементом і є не у всіх мережах.

Контролер базових станцій (BSC)являє собою комутатор великої ємності, який призначений для керування всіма функціями радіоканалів у мережі GSM (хендовер MS, призначення радіоканалу та отримання інформації про конфігурацію сот). Під керуванням кожного MSC може бути кілька BSC.

Базова станція (BTS)керує радіозв'язком із телефоном абонента. BTS складається з приймачів і антен, які потрібні для обслуговування кожної стільники.

У мережах GSM з технологією пакетної передачі даних GPRS додатково використовуються блоки:

Вузол обслуговування абонентів GPRS(SGSN), який є маршрутизатором з розширеними функціями встановлення сесії пакетної передачі даних, маршрутизації пакетів та нарахування плати за надані послуги. Варто зазначити, що пакетні дані передаються від підсистеми базових станцій у бік SGSN, а не у бік MSC.
Шлюзовий вузол GPRS(GGSN) часто конструктивно об'єднується в одному пристрої разом із SGSN і є шлюзом мережі. Якщо пакети даних надсилаються за межі мережі оператора, то GGSN виконує цю функцію.