3g пропускная способность - Связь и коммуникации
Zapomsk.ru

Связь и коммуникации
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

3g пропускная способность

3g пропускная способность

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.

Что такое 1G, 2G, 3G, 4G и все что между ними

Трудно в это поверить, но когда-то мобильные телефоны действительно называли «телефонами», не смартфонами, не суперфонами… Они входят в ваш карман и могут делать звонки. Вот и все. Никаких социальных сетей, обмена сообщениями, загрузки фотографий. Они не могут загрузить 5-Мегапиксельную фотографию на Flickr и, конечно же, не могут превратиться в беспроводную точку доступа.

Конечно, те мрачные дни уже далеко позади, но по всему миру продолжают появляться перспективные беспроводные высокоскоростные сети передачи данных нового поколения, и многие вещи начинают казаться запутанными. Что же такое «4G»? Это выше, чем 3G, но означает ли, что лучше? Почему все четыре национальных оператора США неожиданно называют свои сети 4G? Ответы на эти вопросы требуют небольшой экскурсии в историю развития беспроводных технологий.

Для начала, «G» означает «поколение», поэтому когда вы слышите, что кого-то относят к «сети 4G», это означает, что они говорят о беспроводной сети, построенной на основе технологии четвертого поколения. Применение определения «поколения» в данном контексте приводит ко всей той путанице, в которой мы попробуем разобраться.

История начинается с появления в 1980-х годах нескольких новаторских сетевых технологий: AMPS в США и сочетание TACS и NMT в Европе. Хотя несколько поколений услуг мобильной связи существовали и раньше, тройка AMPS, TACS и NMT считается первым поколением (1G), потому что именно эти технологии позволили мобильным телефонам стать массовым продуктом.

Во времена 1G никто не думал об услугах передачи данных — это были чисто аналоговые системы, задуманные и разработанные исключительно для осуществления голосовых вызовов и некоторых других скромных возможностей. Модемы существовали, однако из-за того, что беспроводная связь более подвержена шумам и искажениям, чем обычная проводная, скорость передачи данных была невероятно низкой. К тому же, стоимость минуты разговора в 80-х была такой высокой, что мобильный телефон мог считаться роскошью.

Отдельно хочется упомянуть первую в мире автоматическую систему мобильной связи «Алтай», которая была запущена в Москве в 1963 году. «Алтай» должен был стать полноценным телефоном, устанавливаемым в автомобиле. По нему просто можно было говорить, как по обычному телефону (т.е. звук проходил в обе стороны одновременно, т.н. дуплексный режим). Чтобы позвонить на другой «Алтай» или на обычный телефон, достаточно было просто набрать номер — как на настольном телефонном аппарате, без всяких переключений каналов или разговоров с диспетчером. Аналогичная система в США, IMTS (Improved Mobile Telephone Service), была запущена в опытной зоне на год позже. А коммерческий ее запуск состоялся лишь в 1969 году. Между тем в СССР к 1970 году «Алтай» был установлен и успешно работал уже примерно в 30 городах. Кстати, в Воронеже и Новосибирске система действует до сих пор.

Читать еще:  Как перевести 3g на 4g

В начале 90-х годов наблюдается подъем первых цифровых сотовых сетей, которые имели ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми системами. Улучшенное качество звука, бОльшая защищенность, повышенная производительность — вот основные преимущества. GSM начал свое развитие в Европе, в то время как D-AMPS и ранняя версия CDMA компании Qualcomm стартовали в США.

Эти зарождающиеся 2G стандарты пока не имеют поддержки собственных, тесно интегрированных, услуг передачи данных. Многие из таких сетей поддерживают передачу коротких текстовых сообщений (SMS), а также технологию CSD, которая позволила передавать данные на станцию в цифровом виде. Это фактически означало, что вы могли передавать данные быстрее — до 14,4 кБит/с, что было сравнимо со скоростью стационарных модемов в середине 90-х.

Для того, чтобы инициировать передачу данных с помощью технологии CSD, необходимо было совершить специальный «вызов». Это было похоже на телефонный модем — вы или были подключены к сети, или нет. В условиях того, что тарифные планы в то время измерялись в десятках минут, а CSD была сродни обыкновенному звонку, практической пользы от технологии почти не было.

Появление сервиса «General Packet Radio Service» (GPRS) в 1997 году стало переломным моментом в истории сотовой связи, потому что он предложил для существующих GSM сетей технологию непрерывной передачи данных. С использованием новой технологии, вы можете использовать передачу данных только тогда, когда это необходимо — нет больше глупой CSD, похожей на телефонный модем. К тому же, GPRS может работать с большей, чем CSD, скоростью — теоретически до 100 кБит/с, а операторы получили возможность тарифицировать трафик, а не время на линии.

GPRS появился в очень подходящий момент — когда люди начали непрерывно проверять свои электронные почтовые ящики.

Это нововведение не позволило добавить единицу к поколению мобильной связи. В то время, как технология GPRS уже была на рынке, Международный Союз Электросвязи (ITU) составил новый стандарт — IMT-2000 — утверждающий спецификации «настоящего» 3G. Ключевым моментом было обеспечение скорости передачи данных 2 МБит/с для стационарных терминалов и 384 кБит/с для мобильных, что было не под силу GPRS.

Таким образом, GPRS застрял между поколениями 2G, которое он превосходил, и 3G, до которого не дотягивал. Это стало началом раскола поколений.

3G, 3.5G, 3.75G… и 2.75G тоже

В дополнение к вышеупомянутым требованиям к скорости передачи данных, спецификации 3G призывали обеспечить легкую миграцию с сетей второго поколения. Для этого, стандарт, называемый UMTS стал топовым выбором для операторов GSM, а стандарт CDMA2000 обеспечивал обратную совместимость. После прецедента с GPRS, стандарт CDMA2000 предлагает собственную технологию непрерывной передачи данных, называемую 1xRTT. Смущает то, что, хотя официально CDMA2000 является стандартом 3G, он обеспечивает скорость передачи данных лишь немногим больше, чем GPRS — около 100 кБит/с.

Стандарт EDGE — Enhanced Data-rates for GSM Evolution — был задуман как легкий способ операторов сетей GSM выжать дополнительные соки из 2.5G установок, не вкладывая серьезные деньги в обновление оборудования. С помощью телефона, поддерживающего EDGE, вы могли бы получить скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени. Многие европейские операторы не стали возиться с EDGE и были приверженцами внедрения UMTS.

Итак, куда же отнести EDGE? Это не так быстро, как UMTS или EV-DO, так что вы можете сказать, что это не 3G. Но это явно быстрее, чем GPRS, что означает, что она должна быть лучше, чем 2.5G, не так ли? Действительно, многие люди назвали бы EDGE технологией 2.75G.

Спустя десятилетие, сети CDMA2000 получили обновление до EV-DO Revision A, которая предлагает немного более высокую входящую скорость и намного выше исходящую скорость. В оригинальной спецификации, которая называется EV-DO Revision 0, исходящая скорость ограничена на уровне 150 кБит/с, новая версия позволяет делать это в десять раз быстрее. Таким образом, мы получили 3.5G! То же самое для UMTS: технологии HSDPA и HSUPA позволили добавить скорость для входящего и исходящего траффика.

Дальнейшие усовершенствования UMTS будут использовать HSPA+, dual-carrier HSPA+, и HSPA+ Evolution, которые теоретически обеспечат пропускную способность от 14 МБит/с до ошеломительных 600 МБит/с. Итак, можно ли сказать что мы попали в новое поколение, или это можно назвать 3.75G по аналогии с EDGE и 2.75G?

4G — кругом обман

Подобно тому, как было со стандартом 3G, ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации, известной как IMT-Advanced. Документ призывает к скорости входящих данных в 1 ГБит/с для стационарных терминалов и 100 МБит/с для мобильных. Это в 500 и 250 раз быстрее по сравнению с IMT-2000. Это действительно огромные скорости, которые могут обогнать рядовой DSL-модем или даже прямое подключение к широкополосному каналу.

Беспроводные технологии играют ключевую роль в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Это более рентабельно — построить одну станцию 4G, которая обеспечит связь на расстоянии десятков километров, чем покрывать сельхозугодья одеялом из оптоволоконных линий.

Читать еще:  Как проверить 4g на телефоне

К сожалению, эти спецификации являются настолько агрессивными, что ни один коммерческий стандарт в мире не соответствует им. Исторически сложилось, что технологии WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), которые призваны добиться такого же успеха как CDMA2000 и GSM, считаются технологиями четвертого поколения, но это верно лишь отчасти: они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования (OFDMA, в отличие от старых CDMA или TDMA которые мы использовали на протяжении последних двадцати лет) и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса. 100 процентов их пропускной способности используется для услуг передачи данных. Это означает, что передача голоса будет рассматриваться как VoIP. Учитывая то, как сильно современное мобильное общество ориентировано на передачу данных, можно считать это хорошим решением.

Где WiMAX и LTE терпят неудачу, так это в скорости передачи данных, у них эти значения теоретически находятся на уровне 40 МБит/с и 100 МБит/с, а на практике реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 МБит/с и 30 МБит/с соответственно, что само по себе очень неплохо, однако не удовлетворяет высоким целям IMT-Advanced. Обновление этих стандартов — WiMAX 2 и LTE-Advanced обещают сделать эту работу, однако она до сих пор не завершена и реальных сетей, которые их используют, по-прежнему не существует.

Тем не менее, можно утверждать, что оригинальные стандарты WiMAX и LTE достаточно отличаются от классических стандартов 3G, чтобы можно было говорить о смене поколений. И действительно, большинство операторов по всему миру, которые развернули подобные сети, называют их 4G. Очевидно, это используется в качестве маркетинга, и организация ITU не имеет полномочий противодействовать. Обе технологии (LTE в частности) скоро будут развернуты у многих операторов связи по всему миру в течение нескольких следующих лет, и использование названия «4G» будет только расти.

И это еще не конец истории. Американский оператор T-Mobile, который не объявлял о своем намерении модернизировать свою HSPA сеть до LTE в ближайшее время, решил начать брендинг модернизации до HSPA+ как 4G. В принципе, этот шаг имеет смысл: 3G технология в конечном счете может достигнуть скоростей, больших, чем просто LTE, приближаясь к требованиям IMT-Advanced. Есть много рынков, где HSPA+ сеть T-Mobile быстрее, чем WiMAX от оператора Sprint. И ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS — три американских оператора с живой WiMAX/LTE сетью — не предлагают услуги VoIP. Они продолжают использовать свои 3G частоты для голоса и будут делать это еще в течении некоторого времени. Кроме того, T-Mobile собирается обновиться до скорости 42 МБит/с в этом году, даже не касаясь LTE!

Возможно, именно этот шаг T-Mobile вызвал глобальное переосмысление того, что же на самом деле означает «4G» среди покупателей мобильных телефонов. AT&T, которая находится в процессе перехода на HSPA+ и начнет предлагать LTE на некоторых рынках в конце этого года, называет обе эти сети 4G. Таким образом, все четыре национальных оператора США украли название «4G» у ITU — они его взяли, убежали с ним и изменили.

Выводы

Итак, что же это все нам дает? Похоже, операторы выиграли эту битву: ITU недавно отступил, заявив, что термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE и WiMAX, а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения». И в некотором смысле мы считаем, что это справедливо — никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G 2001 года. Мы можем передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновение ока и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL. Это звучит как скачок поколений!

Не известно, будут ли WiMAX 2 и LTE-Advanced называться «4G» к тому времени, когда они станут доступны, но думаю, что нет — возможности этих сетей будут сильно отличаться от сетей 4G, которые существуют сегодня. И давайте быть честными: отделы маркетинга не испытывают недостатка в названиях поколений.

Литература

UPDATE: Добавлена информация о системе мобильной связи «Алтай».

Просто о сложном: 2G, 3G, 4G и 5G

Говоря о мобильном интернете на планшете или смартфоне, мы часто используем термины 2G, 3G, 4G и 5G. Мы расскажем, что это такое и какой стандарт использует ваш смартфон.

Если говорить коротко, то 2G, 3G, 4G и 5G — это аббревиатуры, обозначающие разные стандарты мобильной радиосвязи.


Буква G означает generation, то есть «поколение», и, следовательно, обозначает второе, третье, четвертое и пятое поколение радиосвязи.

Разница между 2G, 3G и 4G в основном заключена в скорости передачи данных. Эта характеристика важна для мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты, чтобы как можно быстрее «путешествовать» по интернету.

В настоящее время в мире существуют стандарты 2G, 3G и 4G, но не все три типа представлены во всех регионах. Смартфон всегда выбирает наилучшую сеть, но не каждый смартфон поддерживает все виды связи. Кроме того, многие поставщики мобильных услуг в настоящее время предлагают соединение 4G только для определенных контрактов.

Читать еще:  Как усилить сигнал модема мтс

В самом начале 2020 года будет запущен стандарт 5G. В то время как 4G продолжает оптимизироваться для частного использования, 5G предназначен для совершенно других целей. В частности, промышленным организациям интересны еще более высокие скорости связи. Если же говорить о применении 5G в частном секторе, например, вождение с использованием навигатора требует высокой пропускной способности и стабильного соединения для оценки данных в реальном времени, при этом высокопроизводительный компьютер в каждом автомобиле — совсем не обязательное условие.

Определения: 2G, 3G, 4G и 5G

2G: Этот стандарт мобильной радиосвязи был создан в 1992 году, но пришел в Россию в начале 2000-х и по-прежнему в основном используется для телефонии. Мобильные данные передаются через GPRS при максимальной скорости передачи данных 53,6 кбит/с или по Edge (E) со скоростью до 220 кбит/с. Это очень медленно по сегодняшним меркам, но достаточно для приложений, таких как WhatsApp. «Тяжелую» веб-страницу или загрузку видео этот стандарт уже не потянет.

3G: в 2000 году был разработан следующий стандарт мобильной радиосвязи (3G) с названием UMTS. Это позволило развить скорость передачи данных до 384 кбит/с. В 2006 вдогонку вышел HSDPA, позже HSDPA +. Эти стандарты также входят в поколение 3.5G и даже развивают скорость до 7,2 Мбит/с и 42 Мбит/с соответственно.

4G: 4G — актуальный стандарт связи для мобильных телефонов. Теоретически возможна скорость загрузки 1000 Мбит/с. Таким образом, даже очень большие данные могут быть загружены за считанные секунды. На практике, однако, вам повезет, если вы получите соединение со скоростью около 100 Мбит/с при заявленной оператором скорости около 150 Мбит/с, но цифры увеличиваются из года в год. LTE продолжает расширяться.

5G: В то время как 4G по-прежнему оптимизируется для домашних пользователей и может считаться вполне достаточным, но интернет вещей, например, должен сильно выиграть от появления стандарта 5G, поскольку разработчики обещают 10 Гбит/с, что в 10 раз быстрее, чем 4G.

Сегодня 5G — это скорее концепция, так как единого стандарта еще не существует. Чтобы 5G вышла «в люди», нужно сделать немало: например, перейти на новое оборудование, разработать техтребования и выделить частоты.

Портал о современных технологиях мобильной и беспроводной связи

Параметры, влияющие на скорость стандарта LTE и способы их оценки

Скорости, которые может обеспечить технология LTE в нисходящем и восходящем каналах (от базовой станции к мобильному устройству и обратно), зависят от множества важных параметров – метод дуплексирования каналов, имеющийся диапазон частот, вид модуляции поднесущих, метод помехоустойчивого кодирования данных, использования технологий MIMO, затраты ресурсов на управление, длительность циклических префиксов и другие.[1]

Предварительные оценки параметров планируемой сети стандарта LTE могут производиться в трех сценариях, как показано на рис.1: отдельное соединение (Single-Downlink, отдельная сота со многими пользователями (Single-Cell Multi-User), много сот со многими пользователями (Multi-Cell Multi-User);

Рис. 1. Сценарии для оценки параметров планируемой сети стандарта LTE

Single-Downlink- сценарий, в котором оценивается только одно нисходящее соедине­ние между базовой станцией и абонентским оборудованием одного пользователя. С точки зрения планирования позволяет исследовать параметры служебных и пользовательских каналов, а также эффективность алгоритмов MIMO.

Single-Cell Multi-User — сценарий, в котором оцениваются соединения с потенциально активными пользователями в пределах одной соты. Позволяет дополнительно исследовать параметры радиосети с учетом внутрисотовой загрузки и процедур планирования радио ресурсов, а также эффективность многопользовательских режимов MIMO.

Multi-Cell Multi-User — сценарий, в котором оцениваются основные параметры все сети. Позволяет исследовать все параметры реальной радиосети с учетом внутрисистемных помех от смежных сот.[2]

OFDMA и SCFDMA

Принципиально новым решением для радиоинтерфейса LTE стало использование новых методов множественного доступа – OFDMA в нисходящем канале (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) и SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) – в восходящем. Важно, что весь имеющийся спектр разбивается на ортогональные поднесущие по 15 кГц (в нисходящем канале), каждая из которых в свою очередь модулируется определенным видом модуляции (от QPSK до QAM64). 12 поднесущих – минимальная полоса, выделяемая для одного абонента. Использование многопозиционных методов модуляции требует каналов с высоким уровнем отношения сигнал/шум, ухудшение же радиоусловий приведет к снижению порядка модуляции, а, соответственно, и скорости передачи данных. Таким образом, при плохих радиоусловиях максимальные скорости передачи данных в нисходящем канале можно смело разделить на 3 (при QPSK одновременно передаются 2 бита информации, при QAM64 – 6 бит).

Помимо порядка модуляции важно принимать во внимание и схему помехоустойчивого кодирования. Например, кодирование со скоростью ½ еще в 2 раза снижает скорости передачи данных.[1,3]

Масштабируемость ширины частотного канала в LTE

Важнейшей особенностью сетей LTE является масштабируемость занимаемого ими частотного спектра от 1.4 до 20МГц (возможные полосы — 1.4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц), которая способствует быстрому внедрению технологии в условиях ограниченности радиоресурсов. Очевидно, что, чем шире полоса, тем больше будут скорости. Ниже в таблице 1 приведены соотношения между шириной полосы и количеством поднесущих и ресурсных блоков ( ресурсный блок – это 12 поднесущих в частотной области и один тайм-слот или 7 OFDM-символов во временной области).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector