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
Второе поколение — 2G
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 Dual Carrier HSDPA?
В новостях о развитии операторских сетей мобильной передачи данных (особенно за период 2013-2015 года) часто фигурирует упоминание о том, что оператор с целью расширения пропускной способности сети и увеличения скорости закачки данных абонентскими устройствами внедрил технологию Dual Carrier HSDPA как апгрейд для имеющихся 3G сетей. Так что это за технология такая — Dual Carrier HSDPA?
Dual-Carrier HSDPA – это развитие технологии HSDPA/HSPA+. Благодаря данной технологии один абонентский терминал может одновременно использовать в канале от базовой станции (downlink) две частоты по 5 МГц как единый частотный ресурс, что позволяет увеличить пропускную способность канала.
Т.е., если HSDPA это High-Speed Downlink Packet Access (высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону), то DC HSDPA это то же самое, но с одновременным использованием двух диапазонов частот, шириной в 5 МГц.
DC-HSDPA — это технология, которая позволяет объединять стандартные несущие частоты оператора в один непрерывный отрезок спектра и обеспечивает повышение максимальной скорости передачи данных до 42 Мбит/c (42 Мбит/c — это подсчитанная теоретически возможная скорость и пропускная способность сектора базовой станции с технологией DC-HSDPA)
В реальных же условиях в сети оператора абонент, используя модем с поддержкой функционала технологии Dual-Carrier HSDPA, будет иметь возможность увеличить скорость до двух раз по сравнению со средней скоростью загрузки в данном секторе, получаемой с использованием обычного модема HSPA+. Это достигается за счет более равномерного распределения нагрузки. В рамках одной сессии терминалу абонента может быть предоставлена пропускная способность сектора базовой станции, доступная на данный момент на обеих частотах одного сектора базовой станции.
Грамотное применение технологии Dual Carrier HSDPA в построении 3G сетей позволяет приблизить скорость передачи данных в таких сетях к скорости 4G сетей. Применение DC HSDPA позволяет операторам повысить скорости передачи данных в имеющихся 3G сетях и отодвинуть дорогостоящее внедрение 4G сетей.
Грамотное применение технологии Dual Carrier HSDPA в построении 3G сетей позволяет приблизить скорость передачи данных в таких сетях к скорости 4G сетей.
Технологию DC-HSDPA+ поддерживает целый ряд мобильных устройств от ведущих производителей, таких как Apple iPad new, Apple iPhone 5 и все последующие модели, HTC One SV, Huawei S10 (MediaPad 10 FHD), Nokia 820 Lumia, Nokia 920 Lumia, Samsung GT-I9500 (Galaxy S4), Samsung GT-P7300 (Galaxy Tab 8.9) и др.
И напоследок отличная табличка, иллюстрирующая планомерное и поступательное развитие беспроводных сетей передачи данных
Переход к 4G сетям в табличке не отражён. Но в данном материале о 4G мы речи практически и не ведём.
Что такое 3G: UMTS, HSDPA, HSPA+, DC-HSPA+ и другие стандарты
Сотовые беспроводные сети стали использоваться операторами для выхода Интернет достаточно давно. Сначала скорости передачи данных не поражали воображение, иными словами «интернет был медленным». В сетях первого поколения 1G скорость не превышала 9600 Бит/с, т.е. меньше 10 Кбит/с. Однако, рынок рос, сетевые услуги становилось всё более и более востребованными, соответственно росли и объёмы информации, требовались более высокие скорости. В сетях второго поколения 2G было реализовано несколько стандартов, некоторые из которых используются до сих пор: GPRS (до 171,2 Кбит/с) и EDGE (до 384 Кбит/с). В современных реалиях такие скорости конечно уже не могут отвечать возросшим потребностям пользователей. Наиболее распространенными сетями в России сейчас являются сотовые сети стандарта 3G.
Однако, 3G тоже бывает разный. Рассмотрим все популярные стандарты в сетях 3G.
Основной несущей частотой в стандарте 3G является 2100 МГц, а точнее диапазон 2110-2200 МГц. Для UMTS характерная ширина канала 5 МГц. Скорость доступа в Интернет в режиме UMTS не превышает 2 Мбит/с.
HSDPA
Этот стандарт так же можно отнести к первому поколению сетей 3G, но он уже значительно быстрее UMTS. Пропускная способность в начальной версии HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) составила 1,8 Мбит/с, но наибольшее распространение, в том числе и в России, получила вторая версия HSDPA со скоростью до 3,6 Мбит/с. Было выпущено достаточно много 3G модемов именно с такими скоростными характеристиками. Многие из этих «динозавров» используются до сих пор. Следующим развитием стандартна HSDPA стало достижение скорости 7,2 Мбит/с, а затем 14,4 Мбит/с. Это уже вполне неплохие скорости, но следует понимать, что это теоретический пропускной канал, реальные скорости обычно значительно меньше. Апогеем эволюции HSDPA стал его двухканальный вариант, называемый также DC-HSDPA, скорость достигла 28,8 Мбит/с. Сети 3G HSDPA/DC-HSDPA до сих пор используются во многих регионах России, однако при модернизации уступают своё место или HSPA+, или уже сразу 4G LTE.
Технология базируется на предшествующем стандарте HSDPA, однако позволяет получить значительно большую скорость. Уже в стартовом варианте HSPA+ (High Speed Packet Access) даёт скорость до 21,6 Мбит/с. Именно такой вариант сейчас в основном используется в сетях 3G. Ширина канала также составляет 5 МГц, и все современные 3G/4G модемы поддерживают данный режим работы. Многие относят сети HSPA+ к так называемому переходному поколению 3.5G, однако это не совсем корректно.
DC-HSPA+
Самый быстрый из используемых стандартов сетей 3G. По сути это двухканальный HSPA+ с шириной канала 10 МГц. Соответственно и максимальная скорость в 2 раза выше — до 43,2 Мбит/с. Такие сети часто называют даже 3.75G, т.е. уже почти 4G. И действительно, в сетях DC-HSPA+ реальная скорость доступа в Интернет часто сопоставима с показателями 4G.
В этой статье мы разберемся с типом связи HSPA – дадим определение современной технологии, приведем основные характеристики и параметры. Также поговорим о развитии технологии в России в настоящий момент – реальна ли такая возможность?
Читайте наш обзор, если хотите узнать про тип мобильной сети HSPA и научиться разбираться в сложностях новых мобильных сетей.
Определение и характеристики
Для начала разберемся, что это сеть HSPA — это технология высокоскоростной передачи данных, активно использующаяся в сетях третьего поколения стандарта UMTS.
Технология включает в себя две части:
Таким образом, можно однозначно ответить на вопрос, что быстрее – UMTS или HSPA. Второй вариант доступа обладает более расширенными возможностями.
Мы разобрали возможную скорость интернета HSPA. Для сравнения – скорость передачи данных в рамках УМТС достигает 200-300 Кбит/сек., этих показателей недостаточно для просмотра потокового видео и быстрой загрузки страниц. Отметим и сеть DC HSPA – это стандарт Dual Carrier, получающий данные по двум каналам, работающим на частоте 5 МГц. Такая технология позволяет более чем в два раза увеличить скорость доступа к сети в смартфоне.
Рабочая частота 3G DC HSPA – 2100 МГц.
Мы разобрались, что это значит –HSPA (3G), а также рассмотрели основные характеристики сети. Теперь поговорим о присутствии технологии на территории нашей страны.
Развитие в России
Технология характеризуется быстрым развитием с самого момента появления – на сегодняшний день и на территории России практически все операторы предлагают подобное подключение к сети.
Самое распространенное поколение мобильной связи – третье, которое охватило покрытием весь мир, в том числе и нашу страну. Крупнейшие сети работают на частотах 2000-2100 МГц и обладают скоростью передачи данных от 2 до 14 Мбит в секунду. В этот список входят разные надстройки.
Третье поколение связи позволяет использовать интернет на высоких скоростях и наслаждаться всеми преимуществами скоростного трафика. Крупнейшие операторы (Мегафона, Билайн, Теле2, МТС) обеспечивают бесперебойную работу сети практически во всех больших населенных пунктах.
Мы подробно объяснили, что это такое – HSPA в телефоне. Теперь вы знаете особенности использования опции, ее характеристики и распространение.
Что такое технология: 2G / 3G (UMTS, HSDPA, HSPA+, DC-HSPA+), 4G (LTE), 5G и 6G
К июлю 1997 года общее число абонентов в России составило около 300 тысяч. Операторы, оказывавшие в 1990-е годы услуги связи стандартов первого поколения (Стандарт 1 G ) NMT-450 и AMPS, в 2000-е постепенно перешли на оказание услуг, второго поколения (2 G ), в стандартах CDMA-2000 и DAMPS.
Технология 2G позволила различным мобильным сетям предоставлять услуги, такие, как текстовые сообщения, сообщения с изображениями и MMS (мультимедийные сообщения).
К 2007 году основными протоколами сотовой связи, используемыми в России, стали GSM-900 и GSM-1800. Помимо этого, работали и CDMA-сети.
Также GSM-операторами ведётся плавный переход на стандарт UMTS. В частности, первый фрагмент сети этого стандарта в России был введён в эксплуатацию 2 октября 2007 года оператором « МегаФон».
Третье поколения связи 3 G
UMTS ( Universal Mobile Telecommunications System — Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система ) — технология сотовой связи, разработана для внедрения 3G. В качестве способа передачи данных через воздушное пространство используется технология W-CDMA, стандартизованная в соответствии с проектом 3GPP как набор минимальных критериев сети сотовой связи третьего поколения.
HSPA ( High Speed Packet Access — высокоскоростная пакетная передача данных) — технология беспроводной широкополосной радиосвязи, использующая пакетную передачу данных и являющаяся надстройкой к мобильным сетям WCDMA/UMTS.
HSPA+ является эволюцией стандарта HSPA, в него добавлены более сложные модуляции, также добавлена технология MIMO (мультивход/мультивыход), которая может использоваться только для скачивания.
Четвертое поколения связи 4 G
4G ( fourth generation — четвёртое поколение) — поколение мобильной связи осуществляющее передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с.
Пятое поколения связи 5 G
5G ( fifth generation — «пятое поколение») — пятое поколение мобильной связи, действующее на основе стандартов телекоммуникаций (5G/IMT-2020).
Шестое поколения связи 6 G
6G ( sixth generation — шестое поколение) — шестое поколение мобильной связи, внедрение которого предполагается во второй половине 2020-х — 2030-е годы, на основе стандартов телекоммуникаций, следующих за стандартами 5G/IMT-2020. Сама концепция предполагает более широкое понимание сетей, включающее не только стандарты мобильных, но и фиксированных сетей связи. Поэтому в ряде случаев их обозначают как NET-2030 или 6G/NET-2030.
Предполагается, что сети связи 6G будут использовать терагерцовый и субтерагерцовый диапазоны частот и обеспечивать существенно меньший уровень задержки при передаче данных, чем сети 5G/IMT-2020.
Одной из технологий, которая может быть реализована в 6-м поколении средств сотовой связи, является использование радиофотонных цифровых антенных решёток на базовых станциях в сочетании с технологией Massive MIMO. При этом рассматриваются варианты базовых станций с антенными системами, формирующими порядка 250 лучей диаграммы направленности в рабочем секторе.
В числе требований к сетям 6G указывают скорость передачи данных от 100 Гбит/с до 1 Тбит/с, при этом для управления сетями будут использоваться системы искусственного интеллекта.
