Скорость передачи данных в других диапазонах выше как исправить

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц – полный разбор WiFi диапазонов

Привет, мой дорогой читатель. Надеюсь, у тебя всё хорошо, и солнышко светит над твоей головой. А сегодня я (маг беспроводных сетей в третьем поколении) поведаю тебе про все тайны частоты Wi-Fi сети. Начнём, наверное, с определения Wi-Fi — это определённый стандарт радиовещания, который используется для распространения нумерованных пакетов данных между двумя или более устройствами. В частности, используется стандарт радиовещания – IEEE 802.11, который был впервые использован компанией Alliance в 1999 году. Сам стандарт был изобретён чуть ранее в 1998 году. Но вы пришли сюда читать про частоту и волны, поэтому поподробнее про них.

Радиоволны

Передача данных происходит путём обычного кодирования, а в последствии перенаправлении кода на передатчик. Он в свою очередь переформатирует электронный сигнал в радиоволну Радиоволна также используется и в передаче информации в мобильной связи, телевидении и также в разогреве еды в микроволновой печи.

У волны, как вы наверное помните из физики, есть три характеристики: частота, амплитуда (или высота), а также длина. Именно первая и определяет канал передачи, а также скорость передачи для отдельных более высоких частот.

В частности, изначально с 2000 по 2009 год использовался только один стандарт с частотой 2.4 ГГц. На данный момент он является самым распространенным, так как имеет высокую скорость передачи данных и больший диапазон распространения.

2.4 ГГц

Как уже и было сказано, пока что это основной и лидирующий стандарт передачи данных. На данной частоте работает 13 каналов. Каждый канал имеет ширину в 20 МГц. Давайте взглянем на диаграмму ниже.

Как видите, есть ещё и 14 канал, но он не используется в современных роутерах и маршрутизаторах. Также начало волн начинается с 2.400 GHz, а заканчивается на 2.500 GHz. Один канал занимает от 20 до 40 МГц. На картинке выше канал имеет как раз ширину волны 20 МГц. Но современные маршрутизаторы могут использовать более широкий канал в 40 МГц.

Если присмотреться, то начало следующего канала начинается с 2.406 МГц, то есть один канал может перекрещиваться с ещё 5 каналами. Если на одном канале сидит очень много роутеров, то сигнал может ухудшаться из-за потери пакетов, появляются лаги, а приёмнику нужно заново отправлять потерянные данные.

Такое часто происходит в многоквартирных домах, когда несколько каналов занимают сразу 2 или даже 3 соседских роутера. На современных аппаратах вся конфигурация подбора каналов происходит в автономном режиме. Когда роутер включается, он ищет максимально отдалённую волну от уже занятых.

ПРИМЕЧАНИЕ! Иногда роутер не может сам выбрать канал, и начинаются прерывания, лаги, падает скорость. Советую прочесть мою статью – где я рассказываю, как правильно выбрать канал и улучшить сигнал.

Также на картинке более ярко выделены каналы, которые не пересекаются — это 1, 6 и 11. В идеале, передача данных в этих каналах будет почти без потерь. Соседние же каналы могут слегка портить связь. Если же стоит настройка с шириной 40 МГц, то канал дополнительно будет пересекаться ещё с пятью другими, что может пагубно влиять на связь.

ВНИМАНИЕ! В Америке использование 12 и 13 каналов запрещено законом. Поэтому, если выбрать в настройках интернет-центра эти диапазоны, то могут быть проблемы с некоторыми устройствами, выпущенными в США.

Как и у любой волны, у подобной есть качество затухания, которое напрямую зависит от частоты. 2.4 ГГц — это дециметровая гипервысокая частота. Длина волны примерно равняется 124.3 – 121.3 мм. При такой частоте скорость передачи данных будет выше, но при этом и радиус вещания не будет страдать.

На 2.4 ГГц работают такие стандарты как:

Чаще всего используются именно b, g и n. Первые два уже устаревают, но все же пока осталось достаточно много устройств, работающих на этих стандартах. Скорость передачи у них от 11 до 54 Мбит/c. Последний N – более новый стандарт, изобретённый в 2009 году. Скорость передачи может достигать 600 Мбит/с при нескольких потоках. На одном потоке максимальная скорость – 300 Мбит/с.

5 ГГц

Данный стандарт был введен совершенно недавно. Диапазон частот варьируется от 5,170 ГГц до 5,905. Используются стандарты типа 802.11a, h, j, n и ac. Как вы заметили, N тоже совместим с данной частотой. Поэтому две сети могу существовать и работать как одно целое. Скорость передачи данных вырастает до нескольких гигабит в секунду. Это обусловлено как раз увеличением частоты в два раза.

С увеличение частоты увеличивается и скорость передачи данных, но растёт затухание. Даже если не будет никаких препятствий, то волна затухнет куда быстрее. Именно поэтому эту частоту чаще используют в небольшом радиусе. Например, для подключения телевизора, компьютера или ноутбук вблизи роутера.

Также большим минусом данной частоты является её неустойчивость к препятствиям. То есть она ещё сильнее затухает от стен, стекла, металла, деревьев чем волна 2.4 ГГц. Для увеличения скорости применяется ещё одна ширина канала – в 80 МГц. На данный момент её использовать вполне реально, так как количество каналов – 180, да и роутеров с поддержкой 5 ГГц не так много. Поэтому каналы у «пятёрки» свободнее.

Затухание сигнала

Напрямую зависит от препятствия. Чем больше ширина препятствия, тем сильнее затухание. Также нужно учитывать и материал. Вот таблица примерного затухания.

Расчёт по этой формуле:

Приведём пример: дальность действия волны W равна 150 метрам на открытой местности. Мы поставим на пути волны стекло в 1 см. Тогда 150*(100% – 26%*2) = 72 метров. Как вы, наверное, увидели, самым серьезным препятствием – является металл. При правильном использовании его можно использовать как отражатель волны.

Также к более плохой связи можно отнести способность огибать препятствие. И эта характеристика также зависит от длины волны. Так как 2.4 ГГц имеет большую длину волны, то она способна почти без потерь обогнуть более широкое препятствие чем волна 5 ГГц. То есть чем больше длина, тем ниже скорость передачи, но меньше затухание от препятствий.

К затуханию можно приписать также естественную потерю мощности сигнала, которая уменьшается со временем пучка волны. От преград волна, также как и свет, может отражаться. Чем больше отражается волна, тем слабее становится сигнал. Именно поэтому нельзя точно сказать, насколько далеко будет бить тот или иной роутер.

Как усиливается сигнал

В более дорогих моделях используется схема MIMO. То есть передача данных происходит сразу в несколько потоков. При использовании данные разбиваются на число частей схемы MIMO и одновременно отправляются на приёмник. Но приёмник также должен поддерживать эту технологию.

Например, таким образом можно достичь скорости 7 Гбит/с, если использовать схему 8xMU-MIMO. То есть у данного роутера должно обязательно стоять до 8 антенн или больше. Каждая антенна будет отправлять свой сигнал, а в конце они будут складываться.

Дома чаще всего используют именно антенны широкого действия. Они обладают меньшим коэффициентом усиления, но сам пучок имеет больший радиус. Станет более понятно, если вы взгляните на картинку ниже. При увеличении dB пучок становится более узким. Именно поэтому на мощных вай-фай роутерах для увеличения покрытия используют сразу несколько мощных антенн.

Источник

Как увеличить скорость Wi-Fi-роутера

Содержание

Содержание

Проблема «последней мили» потихоньку уходит в прошлое: скорость в сотни Мбит/с — не редкость у современных провайдеров. И тем большее недоумение вызывают «тормоза» видеозвонка в Whatsapp или «подвисания» видео с Youtube на подобном «стомегабитном» тарифе. Почему скорость Wi-Fi может быть в разы меньше предоставляемой провайдером и как ее увеличить — в этой статье.

Улучшаем качество связи

Скорость в беспроводной сети неразрывно связана с качеством связи. Не стоит ожидать сколь-нибудь приемлемой скорости с одной полоской на индикаторе Wi-Fi.

Если уровень сигнала вашей сети невелик, в первую очередь следует разобраться именно с этой проблемой. Вполне возможно, что вы находитесь вне зоны уверенного приема. В этом случае следует либо просто подойти поближе к роутеру, либо увеличить радиус действия сети.

Низкое качество связи также может быть связано с загруженностью диапазона. Частота 2,4 ГГц используется не только большинством сетей Wi-Fi, но и многими другими гаджетами: радионянями, пультами ДУ, беспроводными наушниками, камерами и т.п. Если у вас есть подобные устройства, попробуйте отключить их.

Установите на телефон Wi-Fi Analyzer, оцените загруженность диапазона другими сетями.

Правильно делим Wi-Fi с соседями

Весь диапазон «завален» соседскими сетями? Не расстраивайтесь — оптимальное расположение и правильная настройка роутера могут заметно увеличить скорость интернета даже в условиях сильной зашумленности эфира.

Сначала постарайтесь узнать, в каких точках находятся ближайшие к вам роутеры и отнести свой на максимально удаленное от них расстояние, по возможности «отгородившись» капитальными стенами. Во-первых, вы этим создадите зону, в которой ваша сеть будет доступнее просто за счет большей мощности. Во-вторых, близко расположенные роутеры «забивают» сигнал друг друга даже если используют непересекающиеся каналы — поскольку не пересекаются они только в теории, а на практике широкополосный сигнал удержать четко в рамках диапазона невозможно.

Посмотрите на экран Wi-Fi Analyzer и найдите наименее загруженный канал диапазона. Обращайте внимание не только на уровень сигнала чужих сетей, но и на их количество. Возникающее желание занять «пустое» место между сетями может привести к тому, что помех станет еще больше.

Ширину канала в условиях высокой загруженности следует установить «Auto», «20/40 coexistance» или вообще «20». Жестко ширину «40» рекомендуется устанавливать только при отсутствии «соседних» сетей.

Почему так, ведь сужение канала снизит скорость вдвое? Потому что вдвое более широкий канал «ловит» вдвое больше помех. Лучше уверенный прием на «медленном» узком канале, чем постоянные помехи на «быстром» широком.

Обновляемся

Совет крайне актуален, если вы используете хотя бы одно сетевое устройство, произведенное более чем 5-7 лет назад. Скорости интернета тогда были на порядок ниже и производители (особенно недорогих базовых моделей) не утруждали себя «выжиманием» из роутера всей доступной производительности. Многие дешевые роутеры тех лет ограничивают скорость Wi-Fi пятидесятью, двадцатью, а то и десятком Мбит/с. И порой замена прошивки на свежескачанную с сайта производителя это ограничение убирает. Точно так же следует обновить и драйвера беспроводных адаптеров — скорость сети всегда равна скорости самого медленного клиента, поэтому старый драйвер какой-нибудь Wi-Fi-карты может «тормозить» всю сеть.

Для старых маломощных роутеров можно еще порекомендовать отключить шифрование.

А чтобы при этом не пострадала безопасность, можно переписать МАС-адреса всех клиентов и задать МАС-фильтр на их основе.

При этом снизится нагрузка на процессор роутера и — если ему не хватало производительности — возрастет скорость передачи.

Избавляемся от слабых звеньев

Какой протокол выставлен в настройках вашего роутера? Скорее всего «802.11 b/g/n» или, что то же самое, «Auto». Это означает, что пока в сети есть устройства только с поддержкой 802.11n — например, сам роутер и относительно новый планшет — то максимальная скорость передачи данных будет соответствовать этой версии протокола — 150 Мбит/с. Но стоит войти в сеть какому-нибудь древнему смартфону с 802.11b, и скорость всей сети упадет до максимальной для этой версии протокола величины в 11 Мбит/с. Более того, старому устройству даже не обязательно входить в сеть — достаточно попытаться это сделать. То есть, древний смартфон не обязательно должен быть ваш — может быть, кто-то в соседней квартире отдал свой старый телефон ребенку как игрушку, и теперь он более чем вдесятеро снижает скорость вашей сети.

Что делать? Установить поддержку только 802.11n. Если при этом у вас «отвалится» от сети какое-то устройство. решайте сами — стоит ли оно такого снижения скорости Интернета.

Если у вас двухдиапазонный роутер с возможностью одновременной работы в обоих диапазонах, обязательно включайте Wi-Fi на частоте 5 ГГц. Если такой возможности нет, попробуйте перейти на 5 ГГц, отказавшись от 2,4. Клиентов при этом «отвалится» много, далеко не все современные гаджеты имеют поддержку этого диапазона, зато с оставшимися на скорость вы не будете жаловаться еще долго.

Хотя, кто знает, какие скорости будут «в ходу» лет через пять?

Оптимизируем клиентов

Иногда причиной снижения скорости может быть слишком большое количество клиентов, одновременно нагружающих сеть. Вдруг стало «подвисать» видео на телевизоре? Вполне возможно, что торрент-клиент на ноутбуке только что нашел сервер с «толстым» каналом и начал качать файл на максимальной скорости.

Оптимизация может быть выполнена двумя путями. Во-первых, включением и настройкой QoS — технологии приоритезации трафика.

QoS (Quality of Service — Качество обслуживания) при его поддержке на роутере позволяет определить, какие сетевые активности имеют наибольший приоритет. Это позволит поддерживать скорость именно этих активностей на максимуме — за счет других.

Ну и второй способ — простое отключение от сети «лишних» клиентов. Посмотрите статистику в интерфейсе роутера, пересчитайте всех клиентов, определите «кто есть кто».

Источник

Частоты и емкость сети — все, о чем вы хотели спросить

Помнится, в школьные годы многие задавались вопросом: «а зачем мне изучать основы физики или математического анализа, если в жизни мне это не пригодится?». Тогда казалось, что во взрослую жизнь можно идти, зная лишь простейшие математические операции (чтобы не ошибиться в магазине с продуктами). Но развитие технологий привело к тому, что рядовым пользователям в руки попали довольно мощные и сложные инструменты. Взять хотя бы мобильную связь. Чтобы грамотно выбирать оператора, понимать, почему где-то мобильная связь есть, а где-то ее нет, приходится вспоминать не только школьные учебники, но и вещи, выходящие далеко за их рамки.

Чтобы не блуждать по специализированной литературе, мы подготовили небольшой ликбез о частотах мобильной сети, который поможет сориентироваться.

Из школьного курса физики мы помним, что беспроводная связь — это передача данных с помощью электромагнитных волн радиодиапазона.

Немного теории беспроводной передачи данных

Данные (аналоговые или цифровые) «закладываются» в волну при помощи модуляции — процесса, при котором определенные параметры сигнала высокой частоты (несущего) изменяются с низкой частотой. Именно модуляция дает возможность использовать для передачи различной информации весь радиодиапазон, не ограничиваясь лишь частотами, соответствующими нашему голосу.

Модуляция аналогового сигнала

В процессе модуляции варьировать можно частоту, фазу или амплитуду колебаний, соответственно, для аналогового сигнала выделяют частотную, амплитудную и фазовую модуляцию. Они могут использоваться в чистом виде или в сочетании друг с другом для обеспечения большей помехозащищенности при передачи сигнала.

Рис. 1. Пример: амплитудная модуляция

При передаче аналогового сообщения передатчик использует модуляцию, чтобы «заложить» полезный сигнал в несущую частоту, и передает ее при помощи антенны приемнику. Последний проделывает обратную процедуру — демодуляцию — выделяя изначальный сигнал.

Модуляция меняет спектр передаваемого сигнала — с одной единственной частоты он расширяется, а степень и характер этих изменений зависят от типа модуляции. Таким образом, для передачи полезного сигнала без потерь необходима целая полоса частот, ширина которой в простейшем случае модуляции гармоническим сигналом грубо определяется двойной частотой модулирующего сигнала (см. рис. 2).

Рис. 2. Простейший пример: высокочастотная несущая модулируется низкочастотным гармоническим сигналом. В спектре суммарного сигнала появляются дополнительные частоты

Рис. 3. Спектр при частотной модуляции гармоническим сигналом

Существуют способы сжатия полосы спектра, необходимой для передачи информации, за счет более хитрых способов модуляции.

Модуляция цифрового сигнала

Для передачи цифрового сигнала — последовательности 0 и 1 — могут использоваться как указанные выше варианты модуляции в чистом виде, так и более сложные цифровые схемы.

Рис. 4. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции дискретного сигнала

К ним можно отнести схемы, при которых дискретный сигнал проходит предварительную обработку перед модуляцией для сжатия итоговой спектральной полосы, требующейся для передачи сигнала с минимальными потерями. Хороший пример — используемая в стандарте GSM гаусcовская частотная модуляция с минимальным частотным сдвигом (Gaussian Minimum Shift Keying — GMSK) — разновидность частотной модуляции. Она сокращает спектральную полосу и допускает использование нелинейных усилителей, которые лучше подходят для маленького мобильного аппарата с ограниченной емкостью батареи. Помимо GSM, GMSK-модуляция используется в автоматической идентификационной системе на флоте, в Bluetooth, GPRS, EDGE, CDPD и других приложениях.

В сетях LTE используются иные варианты модуляции — OFDM и SC-FDMA, отличающиеся лучшей устойчивостью к помехам. Ранее эти схемы просто не могли быть реализованы из-за дороговизны требуемых вычислительных мощностей.

Радиодиапазон

До сих пор мы говорили о беспроводной передаче данных в отрыве от реальных частот. Теперь разберемся с радиодиапазоном. С точки зрения физики границы этого диапазона условны — к нему относятся электромагнитные волны с частотой от нескольких герц до десятков гигагерц.

Рис. 8. Положение радиодиапазона на шкале ЭМИ

В зависимости от частоты, электромагнитные волны по-разному рассеиваются и отражаются препятствиями. С учетом этого внутри упомянутого отрезка частот выделены диапазоны под различные нужды: радио, телевидение, военные и гражданские фиксированные службы, авиация, морское сообщение и т.п. К примеру, для связи с подводным флотом используются волны, способные проникать в глубь воды (длина волны — десятки километров, глубина проникновения — порядка десятков метров), а для космической связи выбран диапазон миллиметровых волн, проникающих через ионосферу Земли.

Упомянутые поддиапазоны сначала «резервировались» под определенные задачи инженерами, а затем их выделенный статус подтверждался международными соглашениями, учитывающими возможность распространения тех или иных сигналов за пределы географических границ (трансграничное согласование частотных присвоений — это тема отдельного долгого разговора). В ходе глобализации определилась и еще одна цель согласованного выделения частот — импорт и экспорт оборудования связи для своего сегмента.

Рис. 9. Радиодиапазон

При выделении диапазона под определенные нужды оговаривается не только частота, но и другие параметры сигнала. Это необходимо, чтобы устройства, работающие в этом и соседних диапазонах, не мешали друг другу.

Законодательное регулирование

В России частотным регулированием (в части спектра, не переданной военным) занимается Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) — процесс регламентирует федеральный закон «О связи».

Для выделения частоты оператор подает заявку и ждет очередного заседания ГКРЧ. ГКРЧ принимает решение о выделении диапазона, но, если оно положительное, это еще не обещает запуска услуги. С этим решением, а также деталями планируемого строительства (точками размещения базовых станций, мощностями передатчиков и т.п.) оператор идет в ФГУП «ГРЧЦ», где проверяется совместимость стандарта связи, который предполагается использовать на данной частоте, с существующим и планируемым к использованию оборудованием соседних диапазонов. На этом этапе оператор может получить отказ, например, от военных. Процедура, к слову, платная, вне зависимости от результата.

Лишь после этого Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций выдает разрешение. Если на частоту претендует несколько операторов, ресурс распределяется на конкурсной, а в последнее время — на аукционной основе.

Существует такая процедура, как расчистка частот — когда по заказу оператора военными или другими заинтересованными организациями высвобождается определенный диапазон частот. Но этот процесс никак не регламентирован — все держится на взаимной договоренности компаний.

Частотный диапазон может выделяться на ограниченный срок (10 лет) на всей территории страны или в отдельном регионе (поэтому у федерального оператора может быть разный набор лицензий в разных частях страны). По истечении срока, указанного в разрешении, документы переоформляются, если, конечно, нет причин отказа, например, диапазон запланирован под другую технологию.

Получая частоту, оператор берет на себя определенные обязательства: начать предоставлять услуги, под которые выделяется частота, в течение заранее оговоренного срока. Речь в данном случае идет не только о мобильной связи, но о беспроводных услугах вообще — трансляция телевидения, интернет. Если это условие не выполняется, оператор может лишиться диапазона.

Политика оплаты использования частот за время существования мобильной связи менялась несколько раз. Сначала операторы платили за каждый объект связи (базовую станцию), затем — за использование частот в отдельном регионе (условия выделения частоты при этом могли содержать пункт о выплате денежной компенсации предыдущему владельцу диапазона, как это было при выделении частот LTE на конкурсе 2012 года). А т.к. разрешения на разные участки спектра в разных регионах оформлялись не единовременно, условия оказались неодинаковыми для отдельных участников рынка, что выливалось в склоки и борьбу компаний между собой за ценный ресурс. В последние годы был принят ряд мер, уравнивающих права компаний на частоты. В частности, с 2015 года начались аукционы (это совершенно не означает, что теперь все частоты выделяются в рамках аукционов, но до 2015 года подобной практики не было), а в 2016 вышло обобщенное решение о распределении частот, уравнивающее условия использования частот (зону покрытия, допустимые технологии для отдельных участков спектра и т.п.).

Текущая «картина» распределения частот в Москве (на ноябрь 2016) представлена на рисунке ниже.

Рис. 10. Распределение частот в Москве

Лидерами по количеству частот под цифровую мобильную связь в России на данный момент являются МТС и Мегафон.

Диапазоны мобильной связи

Как видно из схемы, под гражданскую мобильную связь выделено довольно много отрезков частотного спектра где-то между 300 и 3000 МГц, которые поделены между действующими на данной территории операторами.

На разных частотах действуют работают разные стандарты связи — эта ситуация складывалась исторически, по мере развития и внедрения операторами новых поколений, выделения частот в ходе аукционов или конкурсов, высвобождения участков спектра из под устаревших технологий.

О поколениях мобильной связи
Стандарты современной мобильной связи описаны в спецификации 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) — партнерства ведущих организаций в сфере стандартизации телекоммуникационных технологий. В названии партнерства речь идет о «третьем поколении» связи, но GSM обычно рассматривается в качестве 2 и 2.5 поколения (2G и 2.5G, соответственно). После завершения работы над спецификацией GSM, организация занялась разработкой 3G (UMTS), а затем pre-4G (LTE) и 4G (LTE-Advanced).

Рис. 11. Развитие мобильной связи

Повсеместно разработанные 3GPP стандарты не заменяют друг друга, а сосуществуют вместе, в рамках сетей одних операторов — новые технологии не одномоментно вытесняют старые.

Если рассматривать ситуацию в теории, то все указанные частотные отрезки могут использоваться под связь 4G: сети нового поколения разрабатывались так, чтобы максимально задействовать существующую инфраструктуру. С расчетом на это 3GPP классифицировали возможные диапазоны (bands), присвоив каждому порядковый номер и дав рекомендации по деталям организации передачи (в частности, по способу деления канала между абонентами). Общий список каналов можно найти здесь.

На практике некоторые участки спектра закреплены ГКРЧ за определенными технологиями, так что начать там предоставление услуг оператор не может (например, в диапазоне 2100 МГц должны предоставляться услуги 3G, хотя операторы с удовольствием отвели бы его под LTE). Для других же действует принцип технологической нейтральности, согласно которому оператор, владеющий частотой, может использовать ее не только для организации связи по стандарту GSM, но и для технологий следующих поколений (3G, 4G). В итоге у нас же на момент написания данной статьи для 4G используются лишь диапазоны 3 (1800 МГц), 7 (2600 МГц), 20 (800 МГц) и 38 (2600 МГц) в классификации 3GPP.

Учитывая разницу в характере распространения волн каждого из диапазонов в помещении и на открытом пространстве, а также различие в политике операторов относительно поддержки этих диапазонов, пользователям при выборе оборудования приходится превращаться в специалистов по частотному регулированию.

Наилучшим вариантом будет аппарат с поддержкой всех используемых у нас диапазонов. Но «минимально рекомендуемый» вариант — это поддержка диапазонов 3 и еще одного: 7 или 38 (в зависимости от оператора).

Если не учитывать диапазоны, можно остаться вообще без 4G, как это происходит с владельцами некоторых американских iPhone SE (а именно — модели A1662): в списке диапазонов LTE, поддерживаемых устройством, лишь 20-й как-то развивается в России, и то не во всех регионах (в моделях для международного рынка также присутствует диапазон 7, распространенный у нас, и 38 для TD-LTE).

Оптимизация использования частотного ресурса

Емкость — один из основных параметров операторской сети. Она характеризует техническую возможность по оказанию определенных услуг: чем выше емкость — тем большее число абонентов можно обслужить одновременно при прочих равных.

Общая емкость неизбежно зависит от ширины спектральной полосы (а также ее расположения в радиодиапазоне). Так что операторами востребованы технологии все более эффективного использования доступной спектральной полосы, реализуемые в каждом последующем поколении мобильной связи.

В 2G для повышения емкости (на фоне аналоговых стандартов и цифровой связи первого поколения) использовалось сочетание FDMA и TDMA. Во-первых, абонентские устройства были разделены по частотным каналам по принципу FDMA (Frequency Division Multiple Access — множественный доступ с частотным разделением каналов).

Рис. 13. TDMA и FDMA

Сети третьего поколения используют иной принцип разделения частотных каналов — кодовый или CDMA (Code Division Multiple Access), который позволяет повысить емкость сети при том же используемом частотном диапазоне, а заодно и обеспечить больший уровень безопасности.
В сетях LTE используется либо временное, либо частотное разделение каналов (TDD и FDD, соответственно), но реализованы они иначе, нежели в GSM (2G). TDD (TD-LTE) использует всю ширину спектральной полосы (от 1,4 до 20 МГц) для передачи данных в двух направлениях по очереди; при этом временные отрезки для передачи данных в каждом из направлений могут быть не равны. В FDD (FD-LTE) диапазон разделяется на 2 полосы в общем случае не равных полосы: для каждого из направлений передачи данных. Спецификация рекомендует применять либо FDD, либо TDD для каждого из предписанных для LTE диапазонов (http://en.wikipedia.org/wiki/LTE_frequency_bands#Frequency_bands_and_channel_bandwidths), поскольку метод TDD показал себя лучше на высоких частотах, а FDD, соответственно, на низких. Стоит отметить, что особенность стандарта LTE позволяет сравнительно недорого интегрировать поддержку обоих методов в одном устройстве, поэтому оборудование, поддерживающие и FDD, и TDD не редкость.

Дополнительно пропускная способность доступного спектра в LTE увеличивается за счет технологии многоантенной передачи MIMO (Multiple input-multiple output).

Глазами конечного абонента

Последний момент, о котором хотелось бы поговорить в этой статье — то, как выглядят услуги глазами конечных абонентов.

Скорость передачи данных для абонента неизбежно зависит от ширины спектральной полосы, отведенной для его потока информации. Если в поколениях 2G и 3G скорость была ограничена самим стандартом связи, то благодаря нововведениям 4G, скорость в большей степени определяется возможностями устройства.

В 4G (а точнее в LTE-Advanced, признанном Международным союзом электросвязи истинным стандартом 4G) появился механизм увеличения абонентской скорости — агрегация частот, в том числе из разных частотных диапазонов. В зависимости от характеристик устройство может задействовать до 4 полос по 20 МГц (в двух столицах на данный момент задействовать можно максимально 3 полосы у «Мегафона»). Для агрегации 4х несущих устройство должно относиться к категории 16 (CAT16). 4х4 MIMO совместно с агрегацией позволяет скачивать данные на таких устройствах со скоростью до 980 Мбит/с. 3 несущие агрегируют устройства категорий 9 и 12 (CAT9 со скростью до 450 Мбит/с и CAT12 с 600 Мбит/с, соответственно), а наиболее простые устройства CAT4 вовсе не агрегируют, достигая скорости не более 150 Мбит/с. Подробнее о непосредственно моделях, поддерживающих ту или иную скорость,здесь.

Работает ли заявленная теорией агрегация на практике в условиях реального радиоприема? В рамках тестов Мегафоном на оборудовании Huawei была продемонстрирована скорость в 1 Гбит/с. Для этого использовалась агрегация трех несущих.

Источник