Режим WCDMA в телефоне: что это и чем отличается от других

Мы ежедневно пользуемся мобильным телефоном и часто даже не задумываемся, как эта волшебная коробочка работает. А ведь в плане звонков с одного устройства на другое, технологии практически не шагнули вперёд за последнее десятилетие. Так, обыватели редко знают, что такое wcdma и зачем оно в телефоне. А те, кто разбирается в теме чуть больше, уже знают, что это нечто подобное GSM, но всё ещё не видят глобальных различий. Давайте постараемся помочь и первым, и вторым, разобравшись, что же такое wcdma и кому оно вообще нужно?

Возможности и особенности WCDMA

Этот режим сети примечателен:

1. Пропускной скоростью интернета до 2 Мбит/сек при близком расположении базовой станции и до 384 Кбит/сек при отдалении.
2. Использованием двух полос связи с шириной 5 МГц. Первую применяют для передачи сигнала на базовую станцию, а вторую для его приема. Каждому абоненту выделяют полную ширину каналов, которые наложены друг на друга. Чтобы выделить из числа пользователей отдельного юзера, ему присваивают уникальный скремблинг код. Последний идентифицирует передачу данных от владельца устройства к базовой станции, будь то голосовой вызов, СМС или доступ в интернет.

Беспроводную передачу данных WCDMA использовали в технологии UMTS. Последняя стала основой стандартов HSPA и HSPA+ — увеличивают пропускную способность интернета до 14,4 Мбит/с и 42 Мбит/с соответственно.

Беспроводная передача данных WCDMA.

Что собой представляет wcmda

Прежде чем непосредственно сталкивать два понятия, давайте подробнее разберёмся, что это такое wcdma, и с чем его едят. Первое, что стоит упомянуть о технологии – это глобальная оптимизация под передачу большого потока данных, благодаря широкополосной сети. Чем выше качество связи, тем выше скорость интернета, и тем меньше потерь при сжатии материалов. Из этого мы получаем вывод, что до сих пор вездесущий gsm в его привычном понимании – исчезает с появлением wcmda. А соответственно, и стоимости 3G-4G тарифов стремительно снижаются, с ростом их популярности.

Любой обыватель сразу понимает, что GSM проигрывает, притом с треском. Ведь сейчас тяжело представить мобильные без скоростного доступа в интернет, даже учитывая, что всего пару лет назад страницы могли грузиться минутами. Да, сейчас сеть покрытия 3G значительно расширена и теперь житель каждого крупного города ежедневно пользуется именно им.

Но здесь возникает два важных недостатка технологии. Во-первых, она разряжает батарею значительно быстрее. А происходит это из-за второго недостатка, который заключается во всё ещё достаточно скудных зонах покрытия. Происходит так – даже в пределах крупного города, между зонами 3G существуют промежутки, но пока вы перемещаетесь между ними, телефон должен продолжать грузить страницы и отображать информацию. В итоге, он постоянно вынужден скакать между двумя стандартами, перестраивая частоты, что и тратит приличный процент батареи. Не говоря уже о необходимости обрабатывать большое количество информации за единицу времени.

В чем разница между WCDMA и GSM

Учитывая информацию выше, разница WCDMA и GSM заключается в следующем:

1. Сети 2-го поколения поддерживают выход в интернет по стандартам GPRS и EDGE, которые обеспечивают скорость приема интернета до 171,2 Кбит/с и 474 Кбит/с, чего хватает только для загрузки текстовой информации.
2. В телефоне, подключенном по GSM, абонентов подсоединяют к сети по выделенным индивидуальным промежуткам времени (TTI), на закрепленной станцией частоте. Когда абонент не получает “место”, ему приходится повторять набор номера, ждать отправки СМС. Также, такой метод считается более опасным в плане уровня защиты, поскольку не используется шифрование канала связи.
3. ГСМ работает 4 частотных диапазонах в зависимости от региона: 850/900/1800 и 1900 МГц. Первые обеспечивают большую область покрытия, но меньшее число одновременно подключенных абонентов.
4. Если сравнивать 2G или 3G, то последний стандарт имеет меньший уровень излучения и экономит заряд батареи мобильного устройства.

Вышки третьего поколения вытеснили базовые станции с поддержкой 2G из-за большой пропускной способности интернета и лучшего качестве связи. GSM, из-за покрытия в 10 км, продолжают использовать в удаленных от городов областях, где невозможно разместить много базовых 3Ж станций.

С каждым последующим поколением сетей уменьшается излучение и охват области покрытия, отчего LTE-вышки устанавливают на расстояние 1-2 км друг от друга. Базовые станции 5G могут использовать миллиметровую сеть в пределах 30/300 ГГЦ, поэтому их придется размещать на расстоянии 100-200 метров между собой.

Какой режим выбрать

Полагаем, после прочтения предыдущих пунктов у вас не осталось сомнений, какой режим выбрать: GSM, 3GSM или WCDMA. Последний, безусловно, лучше по всем параметрам. Если вы живёте в городе (или другом населённом пункте, где обеспечена 3G-связь) и просто перемещаетесь в его пределах, то укажите в настройках WCDMA, и соединение будет превосходным, к тому же, телефон не сядет слишком быстро.

Если же вы периодически выходите из зоны действия 3G (например, ездите далеко за город, где нет станций), то можно запросить автоматическое переключение с одной технологии на другую.

Отмечать GSM, как предпочтительную сеть, стоит лишь тогда, когда вы не хотите использовать интернет высокого качества по каким-то личным мотивам.

Как включить выбранный режим:

1. Перейдите в «Настройки» — «Мобильные сети».
2. Нажмите подраздел «Режим сети».
3. Поставьте отметку напротив желаемого варианта.

Обратите внимание, что управление этими параметрами доступно не в каждом смартфоне, и, в зависимости от внутренней структуры, разделы могут иметь другое название, переноситься в отдельные блоки и т. п. Лучше искать расположение настройки в конкретной модели телефона. Например, в LG, чтобы добраться до заголовка «Мобильные сети», нужно пройти по пути: «Беспроводные сети» — «Мобильные данные» — значок «Меню» вверху справа. То же самое может ожидать вас в иных девайсах.

Плюсы и минусы

Упоминая достоинства стандарта WCDMA, пользователи говорят о преимуществах над вторым поколением связи, куда относится:

1. Возросшая пропускная способность интернета, вплоть до 42 Мбит/с при подключении к стандарту HPSA+ — вариант для просмотра онлайн-видео в разрешении 720/1080p.
2. Абоненты получают возможность использовать полную ширину 5 МГц канала. Наличие шифрования увеличивает безопасность пользователей, снижая риски прослушки или перехвата личных данных при отправке текстового сообщения, выхода в интернет.
3. Отсутствуют временные и частотные ограничения, что уменьшает общее время, затраченное на осуществление звонка или отправки сообщения.
4. Расширенная емкость сети позволяет оператору обслуживать большее число абонентов — начиная от 50 на базовой станции без выделения дополнительных частот. У 2Ж это 8 абонентов на 1 канал.

Недостатки:

1. Обеспечивает меньшее покрытие, но лучшее качество связи.
2. Третье поколение до сих пор не вытеснило второе, что приводит к частым переподключениям мобильных устройств между GSM и WCDMA, приумножая расход аккумулятора.

Какой режим сети выбрать

В настройках смартфонов Самсунг и других устройств на базе Андроид, можно вручную задать предпочтительный тип сигнала. Это позволяет исключить автоматическое переподключение между вышками. На выбор пользователя предлагают 3 варианта:

1. «Only GSM» — устройство будет работать только в 2G сетях, подключаясь к интернету по GPRS/EDGE.
2. «Only WCDMA» — девайс игнорирует базовые станции второго поколения и ищет вышки с поддержкой UMTS, повышая качество связи и пропускную способность интернета.
3. «WCDMA/GSM» — аппарат автоматически переподключается между двумя стандартами, на что влияет уровень сигнала. Рекомендуется использовать при выезде за городскую черту, где встречаются оба типа антенн. Недостатком выступает возросший расход аккумулятора.

Существует режим работы с обнаружением LTE сигнала. Его следует отключить, если в регионе проживания не развернуты 4G-сети, тем самым сэкономив заряд батареи.

WCDMA — третье поколение беспроводных сетей, которое обеспечивает широкий канал связи для пользователей, умеет шифровать переданные/принятые данные и открывает доступ к интернету на высокой скорости. Является предпочтительным вариантом передачи информации, поскольку потребляет меньше энергии.

Что такое GSM

GSM стала глобальной системой сотовой связи. Сейчас она является технологией мобильной связи в глобальном масштабе, в особенности в Азии и Европе, и доступна более чем в 210 странах. GSM пользуется вариантом TDMA (множественный доступ с временным разделением), который разделяет частоты на несколько каналов.

Эта технология преобразует голос в цифровые данные и передает их через канал. Передача происходит за очень короткий период времени, и получатель сигнала не замечает временного интервала (паузы или задержек).

Четвертое поколение — 4G

На смену еще не исчерпавшему свои возможности 3G приходят новые технологии, технологии четвертого поколения (4G), в большей степени отвечающие запросам времени. Технологии поколения 4G обозначили совершенно новые требования к качеству сигнала связи и его стабильности. Детищем совместных исследований компаний Hewlett-Packard и NTT DoCoMo в области разработки технологий передачи данных в беспроводных сетях четвертого поколения стали стандарты LTE и WiMax. • Стандарт WiMAX был разработан в 2001 году организацией WiMAX Forum, в состав которой входят такие производители, как Samsung, Huawei Technologies, Intel и другие известные компании. Концептуально WiMAX является продолжением беспроводного стандарта Wi-Fi. Версии стандарта WiMAX подразделяются на фиксированные, предназначенные для неподвижных абонентов, и мобильные, для движущихся абонентов со скоростью, не превышающей 115 км/час. Первая коммерческая WiMAX-сеть была запущена в эксплуатацию в Канаде в 2005 году. • Стандарт LTE (Long-Term Evolution — долговременное развитие) по сути является продолжением развития стандартов GSM/UMTS и первоначально не относился к четвёртому поколению мобильной связи. На сегодняшний день именно LTE является основным стандартом сетей четвертого поколения (4G). Впервые представленный вышеупомянутой компанией NTT DoCoMo, крупнейшим в мире японским оператором сотовой связи, стандарт LTE, в десятом его релизе LTE Advanced, был избран Международным союзом электросвязи в качестве стандарта, отвечающего требованиям беспроводной связи четвертого поколения. Первая коммерческая реализация LTE-сети была осуществлена в 2009 году в Швеции и Норвегии. Максимальная теоретическая скорость передачи данных в LTE-сетях составляет 326.4 Мбит/с. На практике скорость передачи данных существенно зависит от используемой оператором ширины диапазона частот. Наибольшую ширину диапазона частот на сегодняшний день имеет сотовый оператор Мегафон (40 МГц), что является серьезным преимуществом перед другими отечественными операторами сотовой связи, которые используют ширину 10 МГц. Максимальная скорость передачи данных в LTE-сети при ширине диапазона 10 МГЦ равна 75 Мбит/с. Ну а предельная скорость передачи данных при использовании ширины диапазона 40 МГц может достигать 300 Мбит/с.

Режим сети WCDMA

Чтобы воспользоваться режимом «Только WCDMA», необходимо открыть настройки смартфона и выбрать соответствующий пункт. Вскоре телефон автоматически подключится к сети третьего поколения. Она позволяет совершать голосовые звонки и пользоваться интернетом на хорошей скорости. Обычно скорость передачи данных доходит до 3 Мбит/c, но для этого рекомендуется обеспечить идеальные условия — выйти на открытое пространство, чтобы избежать наличия препятствий между смартфоном и ретранслятором оператора.

Режим WCDMA идеально подходит пользователям мобильного интернета. Он позволяет свободно просматривать потоковое видео и быстро загружать даже «тяжелые» сайты. Важно учесть — третье поколение связи быстрее разряжает аккумулятор телефона и даже способно нагревать корпус (по сравнению с 2G).

Частотный диапазон

Сеть WCDMA использует три сетевых диапазона: 900, 1900-2100 МГц. Частота в 900 МГц позволяет обеспечить покрытие до 10 км, что примерно вполовину больше в сравнении с частотой 2100 МГц. С другой стороны малое покрытие компенсируется увеличенной емкостью сети и пропускной способностью обмена данными. А одна базовая станция способна обслуживать одновременно до 50 человек.

В сети GSM обычно используется связка частот 900 и 1800 МГц. Ширина каналов приема и передачи обычно составляет 25 и 75 МГц соответственно. В некоторых странах ширина канала частоты GSM900 на 10 МГц выше – 35 МГц, благодаря чему количество частотных каналов на 50 больше – 174. Чаще на общий канал приходится 124 частотных канала по 200 кГц. А на каждый частотный канал 8 физических каналов по 25 кГц, что в свою очередь делятся на канал трафика и управления.

Частотные, физические и логические каналы в GSM сети.

Физический канал в GSM способен вместить до 8 абонентов. Чаще на одном канале «висят» до 5 человек, поскольку превышение подключений заметно ухудшает качество связи. Ещё 1-2 слота зарезервированы под служебные нужды. Поэтому если базовой станции выделены два частотных канала, общее число одновременно подключенных абонентов не превысит 15. Если задействовать 124 частотных канала GSM900, одновременное количество активных абонентов достигнет 990 человек, при условии резервирования двух каналов. На частоте 1800 МГц число частотных каналов 374 или 2990 абонентов при условии резервирования двух каналов.

Сравнение диапазонов 900 и 1800 наглядно демонстрирует расширение емкости сети с увеличением частоты. На практике операторам выгодно выделять несколько частотных каналов под каждую базовую станцию, при этом разместить как можно больше станций. Густое расположение позволит обслужить больше абонентов и улучшит покрытие. А если учесть, что у WCDMA нет столь существенных ограничений, количество обслуживаемых абонентов выше, в сравнении с GSM.

Первое поколение — 1G

Все стандарты первого поколения были аналоговыми и имели массу недостатков. Проблемы были как с качеством сигнала, так и с совместимостью технологий. Среди стандартов мобильной связи первого поколения, наибольшее распространение получили следующие: • AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная подвижная телефонная служба). Использовался в США, Канаде, Австралии и странах Южной Америки; • TACS (Total Access Communications System — тотальная система доступа к связи) Использовался в европейских странах, таких как Англия, Италия, Испания, Австрия и ещё ряд стран; • NMT (Nordic Mobile Telephone – северный мобильный телефон). Применялся в скандинавских странах. • TZ-801 (TZ-802,TZ-803), разработанные в Японии. Не смотря на имеющиеся проблемы с качеством и совместимостью стандартов, аналоговым сетям мобильной связи все же нашли коммерческое применение. Первыми это сделали японцы в 1979 году, затем в 1981 году аналоговая сеть была запущена в Дании, Финляндии, Норвегии и Швеции, и в 1983 году в США.

Конкурирующие стандарты

Несмотря на то что UMTS реализует последние разработки в области использования воздушного интерфейса, конкурентными по отношению к этой технологии считаются сети FOMA, CDMA2000 и TD-SCDMA. Из перечисленных только FOMA предполагает использование W-CDMA.

В принципе, конкурирующий стандарт определяется исходя из конфигурации самой UMTS. Если UMTS нацелена на передачу данных, то тут конкурирующими считаются технологии WiMAX, Flash-OFDM и LTE. В настоящей статье обсуждаются аспекты систем UMTS-FDD, формы UMTS, предлагаемой к использованию в традиционных сотовых сетях. Другая форма UMTS, UMTS-TDD, построенная на отличной от W-CDMA технологии передачи данных по воздуху (TD-CDMA) предлагает осуществлять обмен данными между базовой станцией и мобильным терминалом в одном спектре, что является эффективным решениям для предоставления раздельного доступа. В данном случае мы можем говорить о более конкурентоспособном решении по отношению к сетям, аналогичным WiMAX, чем ориентированные на голосовой трафик UMTS.

И CDMA2000, и W-CDMA согласованы Международным союзом электросвязи как часть семейства IMT-2000 поколения 3G в приложение к технологиям TD-CDMA, EDGE и собственному стандарту КНР TD-SCDMA.

Более узкая по отношению к UMTS полоса пропускания CDMA2000 позволяет гораздо легче запустить эту технологию в местах, где эксплуатируются более ранние сети. По ряду причин операторы связи могут эксплуатировать либо UMTS, либо GSM, но не обе технологии в одной полосе частот одновременно. Однако это не является большой проблемой, так как в большинстве регионов развёртывание двух сетей в одном спектре уже ограничено законодательным образом.

Большинство операторов GSM в Северной Америке, так же как и операторы в других регионах, используют оборудование EDGE как наиболее близкую к 3G технологию. Американская AT&T Wireless предложила своим абонентам эту услугу в 2003 году, T-Mobile USA — в октябре 2005 года, канадская Rogers Wireless — в конце 2003 года. Литовский оператор Bit? Lietuva был одним из первых европейских операторов, предложивших пользователям EDGE (декабрь 2003 года), итальянская компания TIM сделала это в 2004 году. Преимущество EDGE заключается в том, что она может быть использована в полосе частот, занимаемых GSM, и лёгкости её внедрения на мобильных терминалах для производителей телефонов. Это лёгкая, удобная в эксплуатации и относительно недорогая технология, служащая временным решением для апгрейда сетей GSM: UMTS требует более значительных вложений и изменений в архитектуре провайдера. Основным конкурентом этого приложения к сетям выступает CDMA2000.

В Казахстане

В Казахстане технология 3G W-CDMA введена в сети Kcell/Activ — торговые марки АО «Кселл» — с 1 декабря 2010 года в городах Алматы, Астане. С 2011 года постепенно подключались города Актау, Атырау, Караганда, Кокшетау, Костанай, Кызылорда, Тараз, Петропавловск, Семей, Талдыкорган, Усть-Каменогорск, Шымкент, Каскелен, Талгар и Экибастуз.

Кроме того, технология 3G W-CDMA введена и в сети Beeline, бывший бренд K-Mobile/Excess (торговая марка ТОО «КаР-Тел») в городах Алматы и Астана. С 1 января 2011 г. во всех областных центрах: Актобе, Актау, Атырау, Караганде, Кокшетау, Костанае, Кызылорде, Петропавловске, Талдыкоргане, Таразе, Усть-Каменогорске, Шымкенте и крупных городах Семее, Аягозе, Байконуре, Туркестане, Экибастузе. С 1 декабря в Казахстане будет работать не менее 90 базовых станций 3G в стандарте UMTS и HSDPA от компаний Kcell и Кар-Тел.

С 24 апреля 2011 г. в Казахстане начал работу сотовый оператор Tele2, ранее известный под брендом Neo (ТОО «Мобайл Телеком-Сервис»), который запустил стандарт 3G (UMTS-900) в Алматы и Астане, с весны 2012 — в г. Павлодар.

Принцип работы UMTS

Что это, уже стало понятно из предыдущего описания, а как работает такая сеть, стоит разобраться. В блоке CN выполняются наиболее важные операции, которые сводятся к подключению мобильной станции к сети, ее дальнейшему пейджингу, сотовой селекции и локализации абонента, осуществление входящих и исходящих вызовов, эстафетной передаче абонента между базовыми станциями. CN разделяется логически на два домена – CS и PS. Базовая станция несет ответственность за обработку радиосигналов, канальное кодирование и адаптацию скорости, а также многое другое. Помимо этого, она управляет мощностью во внутреннем контуре. Сотовая связь UMTS может реализовывать соединение с различными внешними сетями, которые условно разделяются на две группы: с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Первый вариант предназначен для телефонной связи, а второй — для подключения к интернету. Так как центр коммутации согласовывает свою работу со стационарными сетями, на него возложены все функции, которые требуются для коммутации каналов, а также он несет ответственность за управление соединением. Центр коммутации выполняет процедуры, которые требуются для передачи обслуживания и регистрации местоположения.

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 2022 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.