Разбираемся в Band'ах и категориях LTE

Введение

Несмотря на то, что LTE доступен уже практически во всех регионах нашей страны, у пользователей до сих пор присутствует путаница в частотах (Bands), а также в категориях этой технологии (LTE cat. X). Сегодня я хотел бы подробно рассказать, в чем отличия "бэндов" LTE, категорий LTE, а также о том, какие из них уже используются в России, а какие могут появиться в будущем.

LTE Bands - частоты 4G-технологии

В отличие от GSM и UMTS, которые стали стандартами для 2G и 3G связи, технологией LTE может использоваться гораздо более широкий спектр частот. Так, например, в GSM используются только 4 диапазона 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц, а в UMTS к ним еще добавляются диапазоны 1900-2200 МГц.

Технология LTE в свою очередь может работать на частотах от сверхнизких в 450 МГц до сверхвысоких в 5 ГГц, и более того, она может объединять в один канал несколько диапазонов по технологии LTE Advanced, но о ней мы поговорим чуть позже.

Всего существует 70 "бэндов" LTE, которые отличаются между собой частотой и некоторыми другими параметрами, но сегодня я остановлюсь только на тех, которые используются в России.

В данный момент российскими операторами используются 5 band'ов:

  • 3 в диапазоне 1800 МГц FDD;
  • 7 в диапазоне 2600 МГц FDD;
  • 20 в диапазоне 800 МГц FDD;
  • 31 в диапазоне 450 МГц FDD;
  • 38 в диапазоне 2600 МГц TDD.

Вы могли заметить, что несмотря на одинаковый диапазон частот 2600 МГц в 7 и 38 "бэнде", они отличаются обозначениями FDD и TDD. Сейчас постараюсь объяснить, в чем разница.

В целом, конечный пользователь этой разницы может и не заметить, однако технологически сети FDD и TDD принципиально отличаются вот в чем. При использовании FDD (Frequency Division Duplex) входящий и исходящий трафик разделены частотно, то есть загрузка данных идет на одной частоте, а выгрузка на другой. При использовании TDD (Time Division Duplex) и загрузка, и выгрузка данных осуществляются на одной и той же частоте, только попеременно.

С точки зрения оператора, выгоднее иметь TDD-сеть, так как ей необходим только 1 частотный диапазон и на загрузку, и на отдачу. С точки зрения пользователя, теоретически, выгодней работать в сети FDD, так как восходящий и нисходящий трафик идут раздельно и не мешают друг другу. Но на практике, как я уже отмечал раньше, разница будет скорее незаметна.

Что касается различий между остальными band'ами, то здесь стоит отметить их дальнобойность, пробиваемость и ёмкость. Если не вдаваться в подробности, то чем ниже частота, тем выше дальнобойность и лучше свойство прохождения сквозь городскую застройку, но меньше емкость самой сети и, соответственно, скорости в ней.

Band 31 в России в данный момент используется только оператором Tele2, который продает оборудование LTE-450 под брендом Skylink. Как пишет сам оператор, эта технология пользуется популярностью в самых отдаленных и малонаселенных уголках с плохим покрытием других мобильных сетей. Радиус действия базовой станции LTE-450 может покрывать радиус до 20 км, что в 5-6 раз больше, чем у базовой станции стандарта LTE-2600. Стоит отметить, что данный band не поддерживается смартфонами, с ним работают только специальные модемы и роутеры.

"Большая тройка" широко использует в России 3, 7, 20 и 38 band'ы, причем комбинирует их в зависимости от нескольких факторов. Чем выше плотность населения и его активность, тем выше требуется частота, так как необходимо обеспечить высокую емкость и хорошую скорость. В центрах мегаполисов, в деловых районах, в местах с высокой туристической активностью, как правило, используются 3, 7 и 38 band'ы. В регионах, где плотность населения и инвестиции в инфраструктуру меньше, используется Band 20, так как в нем базовая станция может покрывать достаточно большой радиус (до 13,4 км) с хорошим проникновением в здания, при этом скорость не страдает, так как там гораздо меньше пользователей, которым нужен LTE. Но преимущественно band20 используется либо в абсолютно малонаселенных территориях, либо в крупных городах как дополнительный диапазон. То есть, даже если ваше устройство не поддерживает band20, вы не останетесь без 4G, так как территория дополнительно будет покрытия band 3-7-38. 

Есть еще один немаловажный фактор - это наличие тех или иных частот в тех или иных регионах у тех или иных операторов. Тут уже оператор подстраивается не только под специфику локации, но и под свой портфель частот. Сами частоты были разыграны среди операторов на аукционах, которые проводились в нашей стране несколько раз.

Также стоит отметить, что Band 3, работающий в диапазоне 1800 МГц, это одновременно и та частота, на которой работает 2G/3G связь. То есть, чем шире канал оператор хочет отдать для LTE, тем уже он станет для 2G/3G сетей, которыми продолжают пользоваться большинство российских абонентов. Естественно, о существенном рефакторинге сетей в 1800 МГц пока говорить рано, но это неминуемое будущее, ведь доля 2G/3G гаджетов по отношению к 4G-устройствам будет постепенно падать.

LTE-Advanced или что будет, если объединить несколько Band'ов

Когда речь заходит об LTE Advanced, то в тексте часто присутствуют обозначения, вроде LTE cat.4, LTE cat.6 или LTE cat. 9. Давайте попробуем разобраться, что они обозначают, но сначала, что называется "на пальцах", я объясню, что собой в общих чертах представляет LTE Advanced.

LTE Advanced - это технология, которая позволяет объединить в один канал несколько несущих частотных диапазонов. Так, например, оператор, который использует LTE Advanced, берет 1,4-20 МГц из одного диапазона, объединяет их в одну "трубу" с 1,4-20 МГц из другого диапазона и на выходе получается агрегированный стандарт LTE Advanced. На сегодняшний день теоретически возможным является объединение 5 несущих с максимальной шириной полосы в 20 МГц, что на выходе дает внушительные 100 МГц, но это лишь теория. Теперь давайте разберемся, что происходит на практике.

Первым в России оператором, который на своей сети применил LTE Advanced стала Yota, будучи еще независимым оператором. Это случилось 9 октября 2012, но оператор настолько сильно опередил время, что запуск получился формальным, так как модемов с поддержкой LTE Advanced тогда не было, а сим-карты для смартфонов и планшетов Yota не предлагала.

Настоящий коммерческий запуск первым осуществил МегаФон весной 2014 года. В Москве и Санкт-Петербурге оператор объединил две несущих по 20 МГц в Band 7, получив теоретически доступные 300 Мбит/с и сеть, соответствующую категории LTE cat. 6.

В 2015 году МегаФон замахнулся на LTE cat. 9 со скоростью до 450Мбит/с, которая объединяла в себе 2 несущих по 20 Мгц из Band 7 и еще одну несущую шириной 20 Мгц из Band 3. Однако дальше тестирования дело не дошло, так как для использования такой большой ширины канала в Band 3 (1800 МГц) требовалось существенно сократить емкость 2G-сети оператора.

Билайн, в отличие от МегаФона, не обладает большим количеством доступных частот, поэтому его запуск LTE Advanced получился несколько скромнее. В конце лета 2014 года в Москве "полосатый" оператор объединил Band 7 и Band 20 с шириной 10 МГц и 5 МГц соответственно, получив максимально возможную скорость 112,5 Мбит/с и сеть, соответствующую категории LTE cat. 4. После этого, во время тестов, оператор добавил и третью несущую в 20 МГц из Band 3, добившись 250 Мбит/с максимальной скорости, однако такая сеть не была запущена в коммерческую эксплуатацию. Все дело в том, что 20 МГц в диапазоне 1800 МГц - это вся доступная Билайн полоса, которая используется сетью GSM, и ее рефакторинг в 4G привел бы к тройному сокращению емкости существующий сети 2G.

МТС, в свою очередь, первую LTE Advanced-сеть запустил в середине 2015 года, объединив 2 полосы по 5 МГц из Band 3 и 1 полосу шириной 5 Мгц из Band 38, что стало проблемой для большинства нетоповых смартфонов, так как агрегацию неравных полос спектра в разных диапазонах поддерживают только флагманские устройства. Но в МТС, в зависимости от региона, применяется и другая агрегация, которую поддерживает более обширный ряд гаджетов.

На сегодняшний день самую быструю сеть МТС имеет в Башкортостане, где применяется агрегация трех несущих 1800+2600+800 МГц с суммарной шириной полосы до 35 МГц (20+10+5), что позволяет достичь скорости до 260 Мбит/с. Но такая сеть, несмотря на три несущих, соответствует только категории LTE cat. 4., так как скорость не достигает 300 Мбит/с.

Чтобы подробнее узнать, какой оператор в вашем регионе уже работает в LTE Advanced, введите в поисковую строку Google или Яндекс запрос "LTE Advanced в [ваш город]" и наверняка вы найдете новость, которая ответит на этот вопрос. Если не найдете, как было со мной (Курск), то в вашем регионе пока никто не запустил такую сеть. Что касается карт покрытия на сайтах оператора, то информацию об LTE Advanced пока предоставляет только МегаФон.

Как видно из всего вышеперечисленного, МегаФон имеет преимущество в частотах и успешно им пользуется. Другие же операторы, имея более скромный портфель частот, присматриваются к стандарту LTE-U (LTE Unlicensed), о котором я расскажу ниже.

LTE-U - будущее без лицензий, но с ограничениями

Как я уже упоминал ранее, технология LTE уникальна тем, что может работать в разных диапазонах от сверхнизких до сверхвысоких, в том числе и в диапазоне 5 ГГц. Это частота является не лицензируемой, то есть неконтролируемой государством, и на ней работают современные Wi-Fi роутеры.

LTE-U (Unlicensed) является некой смесью из привычного нам Wi-Fi и мобильной сети четвертого поколения, причем совместимыми между собой. Узким местом LTE-U, как и у Wi-Fi, является небольшой радиус действия базовой станции, что делает эту технологию пригодной только к использованию в помещениях, например, в офисных зданиях и торговых центрах. А вот нелицензируемость 5 ГГц является плюсом технологии, так как оператор без дополнительных согласований в госсорганах может устанавливать свои базовые станции и покрывать сетью LTE-U любые помещения.

LTE-U существует не обособленно, а как дополнение к LTE и LTE-Advanced, то есть пользовательское устройство одновременно может работать в нескольких band'ах LTE с помощью LTE-A и при этом одновременно использовать ресурсы LTE-U, объединяя все сети в единый канал, что позволяет достичь пиковых скоростей на уровне 1 Гбит/с.

Более того, поддерживается технология Link Aggregation, с помощью которой добавить скорости своему смартфону можно будет при помощи домашнего Wi-Fi. То есть, находясь дома, с помощью LTE-U вы сможете объединить LTE-сеть оператора и домашний Wi-Fi в единую LTE Unlicensed-сеть, которая для передачи данных будет использовать все вышеназванные каналы одновременно.

В данный момент заинтересованность в LTE-U выразили Билайн и МТС, которые планируют развернуть первые сети LTE-U уже в этом 2017 году. Но на рынке пока нет смартфонов, которые поддерживают эту технологию, хотя уже скоро подобные аппараты должны поступить в продажу. Стоит отметить, что Россия не отстает от других стран, так как в мире пока еще не запущено ни одной LTE Unlicensed-сети.

Заключение

Сегодня вы узнали об основных терминах, связанных с сетями четвертого поколения, а также о ситуации с LTE в России. Надеюсь, что у меня получилось объяснить такие сложные вещи простыми словами. Отмечу в конце, что я намеренно не углублялся в теорию и загружал вас лишней информацией, которая большинству была бы не интересна.

Если вы хотите узнать что-либо еще о российских операторах, их технологиях и сетях, то можете оставить свое предложение в комментариях и, возможно, я расскажу об этом в одной из следующих статей.

АВТОР Кирилл Сергеев
Люблю гаджеты, футбол, маркетинг, телеком.
С удовольствием пишу о Meizu, Flyme, Android и мобильных приложениях.

Комментарии