Стандарты передачи данных в сотовых сетях (3G, GPRS, EDGE, UMTS, WCDMA, HSDPA, HSUPA, HSPA, HSPA+, LTE, 5G).

Первое поколение — 1G

Второе поколение — 2G

   В 1982 году Европейской конференцией почтовых и телекоммуникационных ведомств была сформирована рабочая группа, названная GSM (франц. Groupe Spécial Mobile — специальная группа по подвижной связи). Целью создания группы, является изучение и разработка пан-Европейской наземной системы подвижной связи общего применения.    В 1989 году изучение и разработку второго поколения мобильной связи продолжил Европейский институт стандартов в телекоммуникации. Аббревиатура GSM тогда приобрела иное значение — Global System for Mobile Communications (глобальная система для подвижной связи).    В 1991 году появились первые коммерческие мобильные сети второго поколения. Главным отличием сетей второго поколения от первого является цифровой метод передачи данных. Технологии передачи данных в цифровом виде позволили внедрить сервис обмена текстовыми сообщениями (SMS), а позднее, с помощью протокола WAP (Wireless Application Protocol — беспроводной протокол передачи данных) стал возможен выход в Интернет с мобильных устройств. Скорость передачи данных в сетях второго поколения составляла не более 19,5 кбит/с.    Дальнейший рост потребности пользователей в мобильном интернете послужил толчком для разработки сетей следующих поколений. Промежуточными этапами между сетями 2G и 3G стали поколения, условно называемые 2,5G и 2,7G.     Поколением 2,5G обозначили технологию GPRS (General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования), которая позволила увеличить скорость передачи данных до 172 кбит/с в теории, и до 80 кбит/с в реальности.    Поколением 2,7G назвали технологию EDGE (EGPRS) (Enhanced Data rates for GSM Evolution), которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G. Скорость передачи данных в таких сетях теоретически может достигать 474 кбит/с, однако на практике редко доходит до 150 кБит/с.

Третье поколение — 3G

UMTS

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+

   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

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.

Не так давно появилось много новых стандартов мобильной и интернет связи, многих пользователей начал интересовать вопрос, WCDMA или GSM — в чем разница, чем от них отличается CDMA. GSM, несомненно, является самым популярным стандартом для мобильных телефонов в мире.

Далее в линейке находятся CDMA, WCDMA, NMT. Сходство в именах привело к большой путанице между ними. Различие между WCDMA и CDMA выходит далеко за пределы коэффициента пропускной способности. И что более важно, WCDMA не был получен из CDMA, но был разработан с нуля.

Что такое GSM

GSM или глобальная система сотовой связи — самая популярная беспроводная технология, используемая для общения. Стандарт GSM был разработан для установки протоколов для цифровых сотовых сетей второго поколения (2G)

Первоначально он начинался как сеть коммутации каналов, но позднее коммутация пакетов была реализована после интеграции технологии General Packet Radio Service (GPRS)

Широко используемые диапазоны частот GSM составляют 900 МГц и 1800 МГц. Использует цифровой радиоинтерфейс, в котором аналоговые сигналы преобразуются в цифровые сигналы перед передачей. Скорость пересылки пакетов равна 270 Кбит / с.

Глобальная система мобильной связи (GSM) в настоящее время используется примерно в 80% мобильных телефонов по всему миру. В этой технологии насчитывается более трех миллиардов пользователей.

Что такое CDMA

Аббревиатура для множественного доступа с кодовым разделением каналов, CDMA или cdmaOne — это стандарт в телефоне, в котором многие используемые каналы сжимаются в пределах одной полосы пропускания. Для этого используется технология «расширенного спектра», в которой распределяется электромагнитная энергия, чтобы облегчить прием сигнала с более широкой полосой пропускания.

В результате этого многие люди, использующие разные сотовые телефоны, могут быть переведены на один и тот же канал, чтобы разделить полосу частот

Что такое WCDMA

Сотовая связь WCDMA, которая является аббревиатурой для широкополосного многопользовательского доступа с кодовым делением каналов или широкополосного CDMA, является стандартом мобильного телефона, который объединяет CDMA и GSM для создания совершенно новой системы.

Это один из самых важных атрибутов, когда речь идет о мобильной сети третьего поколения (технология мобильных телефонов 3G). Несмотря на то, что термин WCDMA часто используется взаимозаменяемо с UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems), это технически некорректно, поскольку WCDMA является всего лишь примером UMTS

  Как подключить и настроить 3G на телефоне

Сравнение технологий

Пользователям интересно, что лучше, WCDMA или GSM, в чем разница этих двух стандартов?

Однозначный ответ дать сложно, ведь все технологии по-своему уникальны.

1. Как следует из названия, ВСДМА использует более широкую полосу пропускания по сравнению с ее аналогом. В то время как СДМА использует наборы, которые имеют ширину всего 1,25 МГц, ВСДМА использует полосы частот с шириной 5 МГц.
2. Оба стандарта мобильных телефонов также отличаются с точки зрения технологий, с которыми они сгруппированы; поскольку ВСДМА прибегает к технологии 3G и СДМА — к 2G. Тот факт, что СДМА использует технологию 2G, также ставит ее в прямую конкуренцию с наиболее широко используемым стандартом ГСМ для мобильных телефонов, что, в свою очередь, приводит к борьбе с GSM-CDMA.
3. С другой стороны, стандарт WCDMA используется вместе с GSM для обеспечения технологий 2G и 3G в определенной области. (Необходимо обратить внимание на то, что технология 3G, представленная CDMA-CDMA2000 или EV-DO, является прямым конкурентом WCDMA.) Тот факт, что WCDMA является частью системы 3G, делает ее быстрее, чем ее 2G коллега.

В конце концов, можно с уверенностью заключить, что WCDMA быстрее, чем CDMA, и это объясняет, почему многие люди меняют базу. Его самым большим преимуществом является способность работать в тандеме с GSM. Если верить текущим тенденциям, ожидается, что WCDMA рано или поздно выиграет эту битву.

Какие еще есть режимы сети

Выделяют еще несколько режимов сети:

1. TDMA (множественный доступ с временным разделением). Это способ доступа к каналу для общедоступных сетей. Он дает возможность нескольким людям одновременно применять один и тот же частотный канал, разбивая сигнал на различные временные отрезки. Пользователи отправляют данные с быстрой последовательностью, друг за другом, используя при этом свой собственный временной отрезок. Это позволяет нескольким станциям вместе применять одну и ту же среду отправки (например, радиочастотный канал), применяя лишь часть пропускной способности канала. TDMA применяется в цифровых мобильных системах 2G сотовой связи, таких как GSM, PDC и стандарт iDEN.
2. EVDO (Evolution-Data Optimized or Evolution-Data Only). Это стандарт телекоммуникаций для беспроводной пересылки пакетов данных через радиосигналы, как правило, для широкополосного доступа в Интернет. Он использует методы мультиплексирования, включая множественный доступ с кодовым делением каналов (CDMA), а также мультиплексирование с временным разделением (TDM), чтобы максимизировать пропускную способность отдельных пользователей и общую пропускную способность системы. Стандарт был принят многими поставщиками услуг мобильной связи по всему миру, особенно теми, которые ранее использовали сети CDMA. EVDO был разработан как эволюция стандарта CDA2000, который будет поддерживать высокие скорости передачи данных, и может быть развернут рядом с голосовыми службами оператора беспроводной связи.
3. UMTS (универсальная система мобильной связи). Это мобильный стандарт третьего поколения. Работает с базированными на GSM сетями. Созданный 3GPP (проект партнерства 3-го поколения), ЮМТС относится к стандартному набору международного стандарта IMT-2000. По часто сравнивают с режимом CDMA2000, разработанным для сетей, работающих на конкурирующей технологии cdmaOne. ЮМТС применяет широкополосную технологию с многопользовательским доступом с кодовым делением каналов (W-CDMA) для гарантии большей спектральной эффективности и пропускной способности для операторов мобильной сети.
4. HSPA+, или расширенный высокоскоростной пакетный доступ. HSPA или HSPA + — это технический стандарт для беспроводной широкополосной связи. HSPA+ расширяет широко распространенные 3G-сети на основе WCDMA с более высокой скоростью для конечного пользователя, которые сопоставимы с более новыми сетями LTE. HSPA+ был впервые определен в техническом стандарте 3GPP версии 7 и расширен дальше в последующих выпусках. HSPA+ обеспечивает эволюцию высокоскоростного пакетного доступа и обеспечивает скорость передачи данных до 168 мегабит в секунду (Мбит/с) на мобильное устройство и 22 Мбит/с от мобильного устройства.
5. LTE «Долгосрочная эволюция». Это общепринятый стандарт беспроводной связи 4G. Все американские провайдеры используют его. В то время как большинство телефонов в 2017 году используют LTE для передачи данных, девайсы американского производителя Sprint по-прежнему используют CDMA для всех голосовых вызовов, а Verizon по-прежнему имеет сетевой список для телефонов, которые будут работать в своей сети.

  Как работает Android Pay — основные моменты

Как переключить тип сети

Когда вопрос «Режим сети GSM или WCDMA — что это?» решен, переходим к настройкам.

Чтобы переключить тип сети на нужный, выполните такие шаги:

1. Зайдите в меню телефона.
2. Найдите «Настройки».
3. Выберите «Мобильные сети».
4. В разделе «Тип» нужно выбрать оптимальный вариант.

Учтите, что не все смартфоны одинаково хорошо работают с разными режимами связи

UMTS и WCDMA Сетевые технологии

Третье поколение технологий для мобильных сетей добавило много новых функций, помимо типичных возможностей для вызовов и обмена сообщениями более старых сетей 2G. С ними приходит ряд новых терминов, которые могут показаться запутанными. Две из этих технологий — UMTS и WCDMA. Основное различие между UMTS и WCDMA заключается в том, что первая является сотовой технологией, а последняя является одним из воздушных интерфейсов, которые она использовала для связи с реальным устройством.

UMTS означает универсальную мобильную телекоммуникационную систему, и она преуспевает в старых сетях GSM. Он значительно увеличивает скорость передачи данных до 45 Мбит / с с активированным HSPA +, но большинство развертываний предлагают максимальные скорости 7Mbps , Помимо WCDMA, который является самым популярным радиоинтерфейсом, используемым в мобильных сетях, есть и другие воздушные интерфейсы, которые включают UTRA-TDD HCR и TD-SCDMA. Эти три воздушных интерфейса ведут себя по-разному, достигая той же точной цели; облегчая поток данных с мобильного устройства на базовую станцию ​​по воздуху.

Специфика обрабатывается WCDMA или Широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов , который основан на CDMA, конкурирующем стандарте для GSM. Он использует два канала 5 МГц, один для нисходящей линии связи (от базовой станции до мобильного устройства), а другой для восходящей линии связи (от мобильного устройства до базовой станции). 5МГц канал увеличивается в четыре раза по сравнению с каналом 1,25 МГц, используемым старым стандартом CDMA. Повышенной пропускной способности способствуют различные методы мультиплексирования, чтобы увеличить количество пользователей, которые могут быть размещены на канале, одновременно увеличивая общую пропускную способность, которая может быть использована для данных.

Значительное использование WCDMA сделало его синонимом UMTS , При использовании любого термина большинство людей на самом деле ссылаются на то же самое. Использование того или другого широко принято, и не должно быть беспокойств, что вы можете использовать неправильный термин.

Резюме:

Беспроводные технологии UMTS и WCDMA (HSDPA; HSUPA; HSPA; HSPA+): характеристика и принцип работы

Технология UMTS разрабатывалась как преемник предыдущего стандарта передачи данных – GSM, но от своего предшественника она отличается более высокими скоростями. По-другому ее называют 3GSM, а в структуре стандарта применяются иные интерфейсы и элементы. С этой сетью тесно связана надстройка WCDMA, представляющая собой абсолютно новый стандарт, отличающийся от технологий второго поколения. Разницу в передаче информации покажет спидтест проверка скорости, и результат диагностики сразу продемонстрирует, что эти стандарты более эффективны по показателям загрузки и выгрузки данных. Далее информация, как функционирует каждая из технологий и их надстройки.

Технология UMTS

Технология рассчитана на высокоскоростную передачу данных, что позволяет абонентам пользоваться не только мобильным интернетом, но и всевозможными мультимедийными услугами. Теоритически возможная скорость этого стандарта – 21 Мбит/с, но в действительности она ниже. Согласно требованиям, предъявляемым к технологии, данные должны передаваться с такими скоростями:

► В зданиях показатель должен составлять не меньше 2 Мбит/с.

► В городских условиях или пригороде – до 512 кбит/с, а нижняя граница приравнивается к 384 кбит/с.

► Если абонент передвигается со скоростью до 500 км/ч на территориях вне крупных мегаполисов, то передача информации должна осуществляться на уровне до 384 кбит/с, но этот показатель не должен быть ниже 144 кбит/с.

Технология WCDMA

Стандарт оптимизирован для использования абонентами высокоскоростных мультимедиа, в число которых входят: доступ во Всемирную паутину, видеоконтент, проведение видеоконференций и пр. Скорость доступа доходит до 2 Мбит/с на небольших расстояниях и составляет 384 кбит/с на удаленных дистанциях. Такие показатели достигаются за счет широкополосного многостанционного доступа. Так, ширина полосы частот, которую использует технология, равна 5 МГц. Сегодня появились усовершенствованные стандарты, скорости в которых достигают больших величин, однако все они являются надстройками, в которых модифицированы методы модуляции:

► HSDPA – протокол передачи информации в рамках мобильной связи 3G с более быстрыми показателями по сравнению с UMTS. Изначально пропускная способность приравнивалась к 1,8 Мбит/с, но с развитием версии она увеличилась вплоть до 3,6 Мбит/с. Считается переходным этапом для технологии 4-го поколения.

► HSUPA – надстройка с высокоскоростной пакетной передачей информации, теоретический максимум которой составляет 5,7 Мбит/с.

► HSPA – обмен широкополосными данными осуществляется по выделенному каналу на теоретическом максимуме 14,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю, тогда как от абонента обмен информацией происходит на уровне до 5,76 Мбит/с.

► HSPA+ – следующая эволюционная надстройка, позволяющая производить скачивание данных на скорости до 42,2 Мбит/с, а передача от пользователя составляет до 5,76 Мбит/с. Сегодня она активно используется в сетях 3G и считается переходной технологией к 3.5G.

Вышеперечисленные стандарты значительно увеличили возможности мобильного интернета. Потребители услуг могут легко загружать на свои устройства аудиофайлы и видео, проводить видеоконференции и пользоваться цифровым телевидением.

В этом обзоре мы расскажем про UMTS – приведем подробное определение, коснемся истории создания и рассмотрим основные параметры и характеристики стандарта связи. Поговорим о распространении в нашей стране и затронем основные принципы работы. Читайте нашу статью, если хотите больше узнать о принципах работы и развитии мобильной связи в мире и РФ.

Определение и характеристики

Начнем с определения, что это – тип мобильной сети UMTS.UMTS — это связь третьего поколения (англ. Universal Mobile Telecommunications System), часто рассматриваемая как переход между сетями второго поколения(GSM) и 3G вместе с 4G. Аббревиатура расшифровывается как «универсальная мобильная телекоммуникационная система» – этот стандарт работает на основе радиоинтерфейса WCDMA (3 Джи).

Рассмотрим основные технические характеристики

• Ширина полосы канала — 5 МГц;
• Частотный спектр 3G UMTS 2100 – от 1885 МГц до 2025 МГцот терминала к станции и от 2110 МГц до 2200 МГц для передачи от станции к мобильному терминалу;
• В некоторых странах используются частоты от 800 до 1900 МГц;
• Средняя скорость передачи информации – 14 Мбит/сек.;
• Скорость для мобильных станций технологии R99 – 384 Кбит/сек.;
• Передача данных для мобильных станций технологии HSDPA – 3,6 Мбит в секунду.

Нельзя не поговорить о том, что лучше – UMTS или WCDMA. УМТС работает на основании технологии 3Джи, а значит, может считаться более современным стандартом, который позволяет получить высокую скорость соединения и передачи данных.

Мы поговорили о том, что это – сети GSM и UMTS и дали точное определение стандарту связи. Кратко обсудим, что представляет собой архитектура построения сети стандартов GSM, UMTS, LTE. Все элементы сети группируются:

• В сеть радиодоступа UTRAN для управления функциями радиосвязи;
• В базовую сеть Core Network для коммутации и маршрутизации вызовов.

Особенность УМТС – отсутствие подробного определения функций внутри элементов сети. Вместо этого определяются открытые интерфейсы – выделим основные составляющие.

Interfaces

• Cu – электроинтерфейс, связывающий смарт-карточку (идентификация абонента) и ME;
• Uu – радиоинтерфейс WCDMA для доступа к стационарной части системы;
• Iu – обеспечивает соединение UTRAN с CN;
• Iur – дополняет предыдущий интерфейс и обеспечивает плавное перемещение телефона между разными базовыми станциями;
• Iub – служит для соединения узлов B и RNC и выступает в качестве контроллера бозовой станции.

История появления

Давайте немного поговорим о том, когда и кем был разработан переходный тип связи – рассмотрим краткую историю создания.

Стандарт UMTS 900 начал создаваться в 1992 году европейской организацией по стандартизации IMT-2000, впоследствии права на разработку перешли компании 3GPP. Первоначальная цель создания – внедрение исключительно в европейских странах.

Первый запуск в коммерческую эксплуатацию произошел в 2001 году в Норвегии, а уже к 2010 году количество абонентов сети во всем мире достигло 540 миллионов человек.

Напоследок отметим, есть ли технология в России и каково ее распространение.

Распространение в России

В этой части статьи мы поговорим про распространение и частоты UMTS в России. Стандарт на территории РФ реализуется с 2007 года тремя операторами:

• МТС;
• Билайн;
• Мегафон.

В 2008 году сеть стабильно заработала в нескольких городах страны – первым это сделал Мегафон, запустив технологию на территории Северо-Западного региона (начиная с Санкт-Петербурга).

Диапазон частот в России – от 900 Мегагерц до 1800 Мегагерц.

Отметим, что это – LTE/TD/SCDMA/UMTS. — это один из режимов работы современных смартфонов, позволяющий устройству переключаться между разными стандартами в зависимости от нахождения в определенной зоне покрытия. Подключение такого режима работы позволяет всегда оставаться на связи, даже при нахождении в труднодоступных районах с плохим покрытием.

Мы рассказали о том, что это такое – UMTS в телефоне, теперь вы сможете внимательно изучить представленную информацию и понять особенности и преимущества использования данного типа передачи данных. Читайте наш обзор и пополняйте знания о работе телефонов, занимающих огромное место в жизни современного человека.