Что такое агрегация частот на смартфоне или всё о значке 4G+

У клиентов оператора Vodafone, Kyivstar и lifecell в Украине в смартфонах появился новый значок – 4G+. Он отображается сверху экрана, там, где отображается качество и вид мобильной сети. Это связано это с расширением полосы частот и, как следствие, улучшением качества передачи данных. В некоторых телефонах это отразилось, как появление значка 4G+.

«Появление значка 4G+ обусловлено т.н. технологией carrier aggregation (агрегация частот). Некоторые терминалы, когда видят два диапазона LTE 1800 и 2600 понимают, что их можно между собой объединить для повышения скорости передачи данных, обозначают это у себя значком 4G+». Эта технология называется LTE Advanced (LTE-A).

Пользователи смартфонов Huawei могут обнаружить у себя в настройках пункт под названием «Агрегация частот». Аппараты других производителей (например, Xiaomi) таковой опции не имеют, но также поддерживают этот режим связи. Как правило, он доступен среднеуровневым и флагманским устройствам, оснащенным современными сотовыми модемами.

6 мая 2020 года оператор мобильной связи Vodafone Украина сообщил о введении в коммерческую эксплуатацию оборудования последнего поколения компании Huawei для сети 4G в Одессе. Благодаря решению LTE1800 4×4 MIMO + LTE2600 4×4 MIMO Carrier Aggregation еще один город (после Киева), достиг рекордной скорости мобильного интернета в 538 МБит/сек на частотах 1800 МГц и 2600 МГц.

Что такое агрегация частот

Чтобы лучше понять суть термина, стоит сперва вспомнить, что каждый оператор предоставляет свои услуги на определенных каналах в тех или иных диапазонах. В Украине сеть LTE запущена в диапазоне 1800 МГц. Этот диапазон разделен между игроками рынка: каждый получил некоторый «кусочек» определенной ширины (5 МГц, 10 МГц и т.п.). «Киевстар», к примеру, владеет пятью каналами по 5 МГц (всего 25 МГц непрерывного спектра), Vodafone – 20 МГц, а lifecell – 15 МГц.

Канал – это некий узкий коридор, которым может воспользоваться ограниченное количество пользователей. Чем больше спектр, тем больше емкость сети и, соответственно, тем больше пользователей могут получать нормальную скорость передачи данных.

Когда один диапазон является перегруженным, на помощь может прийти другой – в нашем случае 2600 МГц. На этой частоте операторы разворачивают сети там, где постоянно большое скопление народа.
Хоть дальность действия сети на такой частоте крайне мала, зато её емкость увеличивается в разы. Чтобы выжать максимум из такого сочетания диапазонов, и приходит на помощь агрегация несущих.

Агрегация частот – это режим связи, в котором модем одновременно подключается к нескольким каналам связи, объединяя их пропускную способность. Данные передаются и принимаются параллельно по двум (и больше) линиям, что приводит к повышению скорости интернет-подключения по LTE.

1800 МГц – это band 3, а 2600 МГц – band 7. Смартфоны умеют объединять в один поток как несколько одинаковых диапазонов, к примеру, 7+7, так и разных – 3+7. Возможны и тройные комбинации – 3+7+7. Всё это зависит от сети оператора: какой вариант он поддерживает. В Украине актуально объединение band 3 и band 7.

Каждый аппарат имеет модуль связи, одна из характеристик которого – LTE Cat. Агрегация поддерживается, начиная с версии Cat.6, максимальная скорость может достигать 300 Мбит/с. Чем больше цифра, тем большую скорость может выдать аппарат. Например, на последних флагманах Samsung можно «выжать» аж 2 Гбит/с. Плюсы агрегации очевидны: там, где максимум 75 Мбит/с на одной частоте, можно получить 150 Мбит/с и более при комбинировании второго диапазона.

Как работает агрегация частот

Сотовые сети LTE работают в разных диапазонах (те самые Band 3, 7, 20 и т. д.) Каждый из них задействует не одну конкретную частоту, типа 2600 МГц, а диапазон шириной от нескольких мегагерц. Это, например, 2500-2570 МГц для передачи, и 2620-2690 – для приема данных в сетях Band 7. Этот диапазон поделен на меньшие отрезки, например, 2500-2520 МГц для передачи, и 2620-2640 – для приема. В таком узком «коридоре» по умолчанию и поддерживает связь LTE-модем смартфона.

Естественно, частотный диапазон ограничен, а одна базовая станция оператора не может обслуживать бесконечное число абонентов. Поэтому операторы вынуждены использовать узкие частотные «коридоры», в которых поддерживается связь. Это может быть 1,5, 3, 5, 10, 15 или 20 МГц. Чем уже диапазон – тем больше подключений обслужит вышка, но тем ниже будет скорость у них.

Агрегация частот объединяет несколько узких «коридоров», например, делает из двух или трех по 20 МГц – один многополосный, общей шириной 40 или 60 МГц. Соответственно, и скорость подключения теоретически может увеличиваться до двух или трех раз. Все как с платной дорогой: чем больше полос и терминалов оплаты задействуется – тем меньше заторов на въезде, и больше машин на трассе.

Агрегация частот может объединять пропускную способность как двух диапазонов одного стадарта (бенда), так и нескольких. К примеру, объединить два «коридора» в рамках LTE Band 7, так и агрегировать сигнал Band 7 с Band 3. Это открывает перед провайдерами (и пользователями) возможность гибкого использования радиочастотного спектра, вне зависимости от специфики сети в конкретном городе.

Объединять можно не только подсети разных бендов, а и разных стандартов разделения. Технология доступна даже для одновременного подключения к FDD-подсети (частотное разделение каналов) Band 3 и TDD-подсети Band 38, использующей временное разделение каналов для приема и передачи сигнала. Правда, так могут не все (iPhone – не может).

Какие смартфоны поддерживают агрегацию частот

Агрегацию каналов поддерживают все современные смартфоны, оснащенные модемами LTE категорий 6+. Устройства с LTE Cat. 4 и ниже объединять несущие не способны, им высокоскоростной интернет доступен только в одноканальном режиме. Узнать, какой категории соответствует смартфон, можно из описания.

У Samsung поддержку объединения каналов LTE имеет большинство моделей, кроме самых бюджетных и простых (вроде Galaxy J4 Core), которые оборудованы модемом Cat. 4. Такая же ситуация и у Xiaomi, среди смартфонов которой только ультрабюджетники вроде Redmi Go или 5A лишены этой функциональности.

У Huawei агрегация частот зависит от чипсета. Бюджетники на простых чипах, вроде МТ6739 или SD425, оснащаются модемами LTE Cat. 4, в то время как устройства со среднеуровневыми и флагманскими SoC поновее умеют объединять диапазоны. У Apple эта возможность доступна всем моделям, начиная с iPhone 6S.

От категории модема LTE зависит, как именно он умеет объединять каналы. Cat. 6 может одновременно использовать 2 канала шириной до 20 Мгц каждый, чтобы выдавать скорости до 300 Мбит/с. Cat. 9 может использовать уже 3 «коридора» такой же ширины, увеличивая максимальную скорость до 450 Мбит/с. Модемы категории 12 поднимают планку до 600 Мбит/с.

LTE Cat. 16 поддерживает объединение до 4 каналов в режиме MIMO, выдавая до гигабита в секунду. Самые современные (начало 2019) модемы LTE, соответствующие Cat. 20 и выше, уже приблизились к отметке 2 Гбит/с. Они способны объединять одновременно до 7 каналов.

Расплатой за высокую скорость становится повышение расхода энергии. Ведь чем больше частот одновременно используется – тем с большим числом базовых станций нужно держать контакт, и тем выше нагрузка на модем. Именно во избежание лишнего разряда батареи в настройках Huawei агрегацию частот можно выключить.

Недостатком технологии является ее слабая приспособленность к реальным условиям эксплуатации. Немногие операторы могут похвастать большим запасом используемых диапазонов. Обычно, из-за конкуренции, каждому из них достается относительно узкая полоска в пару-тройку десятков МГц. А если в нее помещается всего два канала – то, будь у вас в смартфоне хоть LTE Cat. 21, больше 300 Мбит/с не выйдет выжать даже в теории.

Объединение нескольких бендов могло бы решить проблему малой ширины диапазонов у конкретного оператора, но и оно часто бесполезно. Ведь провайдеры экономно используют частотный ресурс и нечасто устанавливают параллельно приемопередатчики разных подсетей на одной вышке.

Как правило, низкочастотный Band 20 (800 МГц) используется в малонаселенной местности, а Band 7 (2,6 ГГц) – в центрах городов и местах большого скопления людей. Такого, чтобы они были рядом, нужно еще поискать. Поэтому, даже если смартфон может и хочет объединить каналы – он попросту не найдет подходящего варианта в зоне досягаемости. А если и найдет – сигнал будет слабым, прирост скорости мизерным, а рост расхода заряда существенным.

Агрегация частот LTE – это очень хорошая технология, позволяющая повысить скорость интернет-подключения. Но ее проблема в том, что к практическому применению она доступна лишь в идеализированных условиях, особенно, если речь о гигабитных скоростях. Производитель вполне может добиться таковых, чтобы показать график с красивыми цифрами на презентации, но наш мир не идеален, и операторы – не исключение. Поэтому практическая ценность и применимость технологии гораздо ниже той, что могла бы быть в теории.

Теги: 1800, Huawei, LTE, 4G+, 2600
Поделиться: