Современные сотовые операторы используют частоты от 700 МГц до 3,8 ГГц для обеспечения покрытия. Базовые станции обрабатывают сигналы в радиусе до 35 км, передавая информацию на коммутаторы через оптоволоконные линии. Чем выше частота, тем меньше зона действия, но больше пропускная способность.
4G LTE обеспечивает скорость до 300 Мбит/с, тогда как развертываемые сети пятого поколения достигают 10 Гбит/с. Разница обусловлена применением технологии OFDM и шириной канала: 20 МГц против 100 МГц в новых стандартах. Для стабильного соединения рекомендуем выбирать устройства с поддержкой CA (объединение несущих).
Антенны с MIMO 4×4 увеличивают пропускную способность в 2,5 раза по сравнению с классическими конфигурациями. Оптимальное расположение роутера – на высоте 1,5-2 метра от пола без препятствий в виде бетонных стен. При слабом сигнале усилители с коэффициентом 18 dBi повышают уровень приема на 40%.
Подключение устройств к базовым станциям
Смартфоны и планшеты связываются с вышками сотовых операторов через радиосигналы в диапазонах 700–2600 МГц. Для установки соединения устройство сканирует эфир, находит ближайшую станцию и отправляет запрос на аутентификацию с помощью SIM-карты.
Базовая станция проверяет идентификатор абонента (IMSI) в базе данных оператора. При успешной проверке выделяется частотный канал шириной 5–20 МГц в зависимости от технологии (LTE, 5G). Устройство получает временный идентификатор (TMSI) для защиты данных.
Максимальная дистанция устойчивой связи – 35 км для LTE в сельской местности и 500 м в городах из-за препятствий. При перемещении смартфон автоматически переключается на новую вышку за 50–100 мс без разрыва сеанса.
Для улучшения сигнала: держите гаджет вертикально (антенны расположены в нижней части), избегайте металлических преград, обновляйте прошивку для оптимизации радиомодуля.
Технологии передачи голоса и данных в беспроводных коммуникациях
GSM – базовая технология для передачи голоса. Использует частоты 900 МГц и 1800 МГц, разделяя каналы с временным мультиплексированием (TDMA). Каждый канал поддерживает до 8 одновременных вызовов.
UMTS (3G) добавил пакетную передачу информации со скоростью до 2 Мбит/с. Основан на кодовом разделении каналов (WCDMA), что повышает ёмкость по сравнению с GSM.
LTE (4G) перевел коммуникации на IP-протоколы. Использует OFDMA для загрузки и SC-FDMA для отдачи, обеспечивая скорость до 100 Мбит/с в движении и 1 Гбит/с статично.
VoLTE – стандарт для голоса в 4G. Передает разговоры как IP-пакеты, сокращая время установки соединения до 0.5 секунд против 2 секунд в 3G.
5G NR применяет миллиметровые волны (24-100 ГГц) и массивные MIMO-антенны. Пиковая пропускная способность – 20 Гбит/с, задержка менее 1 мс.
Для IoT-устройств актуальны NB-IoT и LTE-M, работающие на существующих LTE-частотах с энергопотреблением в 10 раз ниже, чем у GSM.
