Агрегация несущих частот в LTE. Краснодар. Часть 2

          В Краснодарском крае и в городе Краснодаре в частности постоянно появляется что-то новенькое, следить за новостями можно в наших соцсетях ВК и Телеграм.

                 Первая часть тут. С момента написания первой части прошло три года. На написание второй части нас сподвиг все тот же «больной» вопрос от наших клиентов: какая у меня будет скорость, если я куплю какую-то сим-карту?

                За прошедшие три года операторы не стояли на месте: модернизировали сети и улучшали покрытие, а производители модемов выпускали новое оборудование.  И если три года назад USB модем с антенной удовлетворял большинство запросов по мобильному интернету, то сейчас это уже неактуально, а у клиентов возникают вопросы типа: у меня стоит какая-то антенна, а скорость на айфоне больше. Почему?

Если раньше все было просто и понятно с теоретическим переделом скорости скачивания/отправки (DL/UL) в зависимости  от ширины полосы 10 МГц = 75/25 Мбит/с., то сейчас в сетях появились так называемые «плюшки», которые увеличивают скорость.

1.  256 QAM – эта «плюшка» увеличивает  скорость DL на 1/3,  при условии, что ваша базовая станция и модем поддерживают ее (т.е. с полосы 10 МГц  предел не 75 Мбит/с., а 100 Мбит/с.). Важным нюансом для ее включения является не только поддержка со стороны модема и станции, но и качество сигнала: SINR должен быть стабильно выше 15-20 Дб. Но даже и при более низком SINR, устройства, которые поддерживают 256 QAM и/или 4х4 выдают  более высокую скорость, иногда в разы, по сравнению с устройствами, которые не поддерживают эту «плюшку». 

2.  МИМО 4х4 – эта «плюшка» удваивает скорость DL независимо от качества сигнала, но поддержка  должна быть как на модеме,  так и на станции. Соответственно теоретический предел с полосы 10 МГц становится уже 200 Мбит/с. 

3.  64 QAM на UL увеличивает скорость отправки данных с 25 Мбит/с до 37 Мбит/с с полосы 10 МГц.  (Если ваш модем и ваша станция поддерживают ее). 

4.  ULCA – агрегация каналов на отдачу. (Если ваш модем и ваша станция поддерживают ее). 

        На момент написания этой статьи (конец 2021 г.) операторы в Краснодаре и крае ведут вещание LTE в  шести диапазонах B1, B3, B7, B20, B38, B40. Ширина полос и количество этих диапазонов,  а также какие диапазоны между собой агрегируются, зависят не только от оператора, но и от конкретной базовой станции (бывает так, что на станции есть только один диапазон LTE).

В целом картина распределения полос частот диапазонов LTE выглядит следующим образом:

   Ссылка на изображение в большом разрешении.

    Картинка составлена нами на основе «данных с полей». В других регионах  ширина и количество полос у операторов  отличаются от Краснодарского края. Например, у TELE2 в Москве диапазон B3 отсутствует полностью. 

Краткая сводка по диапазонам: 

FDD  диапазоны: 

(DL и UL  разнесены частотно, 20 МГц используется на скачивание и 20 МГц на отправку, что соответствует предельной скорости 400/75 Мбит/с., в максимальной конфигурации диапазона (20МГЦ 256 QAM, 4x4) 

- B1(2100 МГц) на нем сейчас ведётся вещание 3G, но кое-где операторы отключают часть 3G и переводят его в 4G.

- B3(1800 МГЦ) на нем раньше был GSM, постепенно операторы переводят его в LTE  формат. Поэтому у Мегафона и МТС B3  где-то имеет ширину полосы 10 МГц, а где-то 15 МГц. Диапазон B3 распространён практически везде.

- B7(2600 МГц) диапазон LTE, в нем Мегафон имеет 40 МГц непрерывной полосы (в то время как у остальных операторов только по 10 МГц), которую поддерживает большинство устройств.

Именно поэтому Мегафон с экранов телевизоров кричит про самый  быстрый интернет, что в общем-то правда, если на вашей вышке эта полоса присутствует, что далеко не везде.

- B20(800 МГц) встречается в основном за городом. C диапазоном B20 получилось интересно: по спецификации стандарта этот LTE  диапазон имеет ширину 30 МГц, при его дележе операторам досталось по 7,5 МГц каждому. Но по той же спецификации полоса не может быть 7,5 МГц, а только  3, 5, 10, 15, 20 МГц, поэтому 2,5 МГц не задействованы в работе, а вещание ведётся на 5 МГц. Но кое-где в России соседи по диапазону объединяют полосы в одну 15 МГц, давая совместный доступ своим абонентам.   

TDD  Диапазоны: 

в отличие от FDD применяется совместное использование DL и UL  в одной полосе: разделение идет 3 к 1, т.е из 20 МГц полосы 15 МГц используется на скачивание (DL) и 5 МГц на отправку (UL). Именно поэтому скоростные показатели  TDD  скромнее, особенно в плане отдачи, и соответствуют предельной скорости в максимальной конфигурации диапазона 300/19 Мбит/с. 

- B38 (2600 МГЦ) полосы в этом диапазоне получили Билайн и МТС в результате распределения частот в Краснодарском крае.  Поэтому на агрегацию B38+B38, которую многие устройства поддерживают, рассчитывать не приходится, к тому же 10 МГц этого диапазона не используются вообще. 

- B40 (2300 МГЦ) Экзотический диапазон, из четырёх телефонов, имеющихся у нас в наличии, его видят только два, а агрегацию B40+B40 поддерживает только один. Всю непрерывную полосу В40 (100 МГц) в Краснодарском крае  получил TELE2, и даже начал потихоньку ее осваивать, что делает этого оператора самым «жирным» по частотам в крае, имеющим в сумме по лицензии 135 МГц. 

Подведём итоги: 

- Емкость сети МТС состоит из  В1,B3,B7,B38 диапазонов 10+10(15)+10+15=50МГц, что составляет DL в минимальной конфигурации (МИМО 2х2) 50*75/10=375 Мбит/с, средней (2x2,256QAM) 50*100/10=500 Мбит/с, максимальной (4х4, 256 QAM) 50*200/10=1 Гбит/с.

- Мегафон - B3,B7,B20, что составляет  10(15)+40+5=60МГц, что соответствует минимальной конфигурации 450 Мбит/с, средней 600 Мбит/с, макс 1,2Гбит/с.

- Билайн - B3,B7,B38, что составляет  15+10+15=40 МГц, что соответствует минимальной конфигурации 300 Мбит/с, средней 400 Мбит/с, макс 800Мбит/с.

- TELE2 - B3,B7,B20,B40 задействовал на сегодняшний момент половину своей лицензии, что составляет 20+10+5+30=65 МГц,  что соответствует минимальной конфигурации 487 Мбит/с, средней 650 Мбит/с и макс 1,3 Гбит/с.

Общая емкость частотного диапазона, задействованная всеми операторами  в Краснодарском крае на сегодняшний день,  составляет 215 МГц, что составляет на максимуме 4,3 Гбит/с . 

          Расчетные цифры впечатляют,  а что же имеем на практике? А на практике мы имеем куда более скромные показатели и это, помимо нагрузки на сеть, качества связи в вашем местоположении, связано  с несколькими проблемами: 

1.  На конкретной вышке установлены не все диапазоны.

Очень часто оператор, по непонятным причинам, не включает всю вышку сразу. Как пример Мегафон  недалеко от  нашего офиса: в начале 2019 года установили новую базовую станцию и включили ее с одним диапазоном B7 шириной 10 МГц, спустя три месяца  его расширили до 20 МГц, затем, примерно через такой же промежуток времени, добавили еще 20 МГц  B7,  далее добавили B3 10 МГц и включили агрегацию B7+B7. Т.е. с момента первого включения до почти полноценной работы прошел почти год. Агрегацию B3+B7+B7 на ней до сих пор не сделали. Более того, на этой вышке на ночь, с 23.00 до 06.00 утра отключается одна несущая B7, соответственно скорость падает вдвое (замечено было только у этого оператора на некоторых базовых станциях). Вышка работает в средней конфигурации (2х2, 256 QAM) и имеет в наличии ULCA. А TELE2  недалеко от нас, как включили пять лет назад с одним B3, так и работает, хотя по району ставят и модернизируют до B3+B7, а кое-где есть и B40.

2.  На конкретной вышке не максимальная конфигурация сети.

Например: есть все диапазоны, но агрегация между ними не включена или включена частично, отсутствует МИМО 4х4 или 256 QAM. На фемсотах в ТЦ встречается конфигурация SISO 1х1 с одним диапазоном - великих скоростей от такой конфигурации ждать не приходится. Как пример - свежая вышка МТС возле нашего офиса - ее включили сразу с тремя диапазонами.  Она вещает B3+B7+B38,  есть 256 QAM и ULCA, но 4х4 сделали только в B7 и B38 диапазонах, а в диапазоне B3 почему-то не сделали. Что мешало сразу сделать максимум - непонятно.

3.  На вышку приходит мало интернета. Такое частенько встречается за городом. Вроде и сигнал есть, и вышка нормальная по конфигурации, и потенциальных потребителей немного, а скорость маленькая.

4.  Ваше устройство не поддерживает «плюшки» которые есть на вышке или работает не в оптимальном режиме с конкретной вышкой.

Эта проблема совместимости устройств и наших операторов тема другой большой статьи, которая возможно будет написана.

В качестве примера:

Пришел клиент к нам в офис с желанием установить у себя в частном доме интернет. В отличии от вопроса, озвученного в начале статьи, от этого клиента была получена информация что на его  Айфоне 13 МТС ловит 1-2 «палочки»  и выдает 15-20 Мбит\с. На вопрос посоветуйте какую антенну к USB модему купить, что бы хорошо работало у него дома, вместо ответа был дан краткий пересказ этой этой статьи с мини тестом у нас в офисе. Тест заключался в следующем: Мы взяли сим-карту МТС, USB модем (вышка МТС  описана в п.2)  и сделали тест скорости – USB модем показал 20 Мбит,  что в принципе клиента не удивило. Но когда мы попросили клиента сделать тест скорости МТС на его айфоне  (айфоны, особенно последние, очень хорошо «дружат» с нашими операторами связи и поддерживают наверное все «плюшки») и он показал 45 Мбит в дипазоне B38 (телефон был не в оптимальном режиме и ловил только один диапазон) клиент слегка удивился. А после того как айфон перевели в оптимальный режим  и он уцепился за все три диапазона сразу и выдал 125 Мбит/с клиент очень сильно удивился и понял что его вопрос антенной не решается. 

           Поэтому, если вы хотите понять какая у вас будет скорость, при покупке конкретной  сим-карты, заказывайте диагностику у наших специалистов. Ваш интерес состоит в том, как будет работать мобильный интернет именно у вас дома: к вам приедут, проведут диагностику всех операторов связи, расскажут и покажут какая конфигурация у ваших вышек, нужна антенна или не нужна и какой модем будет оптимально «дружить» именно с вашей вышкой.