Модемы 4G: характеристики, подключение, настройка

Для доступа в интернет с любого устройства - персонального компьютера, планшета или смартфона - требуется модем или точка доступа. Большинство современных широкополосных и мобильных модемов работают в сетях 4G или 4-го поколения.

Несмотря на то что многие основные принципы подключения к интернету остаются неизменными с использованием этой технологии, существует ряд изменений, которые влияют на то, как пользователи подключаются к сети и остаются на связи. Так что же такое модемы 4G?

Определение

Термин «модем» фактически является объединением модулятора и демодулятора. Устройство модулирует сигналы передаваемой для кодирования цифровой информации, а затем демодулирует, чтобы декодировать и использовать ее. Модем может функционировать в широком диапазоне способов передачи, включая радио и светодиоды (LED), но наиболее используемая форма - по телефонной линии. Эти модемы «голосового диапазона» кодируют цифровую информацию в электрические сигналы, которые находятся в частотном диапазоне стандартных телефонных линий и затем переносятся по телефонному каналу в другой модем, где они декодируются.

История модема

В 20-е годы технология мультиплексора, которая отвечала определению модема, использовалась новостными каналами. Затем, в 40-х годах, компания IBM начала использовать модемы для подключения телепринтеров со скоростью 25 бит в секунду. Модемы массового производства были выпущены в 1958 году для использования в военных целях, а в 1981-м был введен смарт-модем, оснащенный контроллером, который позволил ему управлять телефонной линией. Со временем основная часть модемного оборудования была заменена программным обеспечением, а радиомодемы теперь достаточно малы, чтобы вписаться даже в крошечные мобильные телефоны.

Современные модемы, поддерживающие 3G, позволяют передавать данные со скоростью до 200 килобит в секунду, а также дают возможность пользователям подключаться как в стационарном, так и в передвижном режиме, хотя скорость передачи данных может значительно различаться. Следующая итерация подключения к интернету – модемы 4G. Она увеличивает скорость передачи данных до 100 мегабит в секунду для мобильных пользователей и до 1 гигабит в секунду для тех, кто использует беспроводное или мобильное соединение.

Как это работает?

Стоит отметить, что новая технология 4G несовместима с современными 3G-модемами. Другими словами, если вы хотите воспользоваться преимуществами скорости сети нового формата, вам понадобится подключить 4G-модем. Это в значительной степени связано с тем, что сети 4G не будут поддерживать комбинацию коммутации каналов и соединений с коммутацией пакетов, используемой 3G-модемами. Новый интернет-протокол IPv6 делает это возможным, а также устраняет необходимость дублирования IP-адресов (ограничиваясь используемым в настоящее время IPv4).

Ряд исследователей протестировали на скорость модемы 4G на мобильных устройствах, и они значительно превзошли свои аналоги 3G, по крайней мере, по части загрузки данных. Как показывает практический опыт, сети 4G могут предлагать скорость загрузки в семь-десять раз быстрее, чем 3G.

В настоящее время все чаще можно встретить устройства с двумя вариантами модема. Это объясняется тем, что 4G эволюционирует, но 3G по-прежнему требуется в качестве резервного. Ожидается, что 3G-модемы, как и их предшественники, в ближайшее время будут устранены.

Понимание технологических стандартов 4G

Термин «4G» ссылается на стандарт скорости в беспроводной связи, но что именно означает этот термин? Как происходит настройка 4G-модема? Многие пользователи знакомы с 4G, так как большинство смартфонов используют этот стандарт связи. Это просто означает «четвертое поколение», применительно к эволюции технологий передачи данных. Первое поколение мобильных технологий (1G) появилось в 1981 году с аналоговой передачей, а в 1992-м 2G появился в форме цифрового обмена информацией.

3G дебютировал в 2001 г. и включал поддержку мультимедиа, а также максимальную скорость передачи данных не менее 200 килобит в секунду. Настоящая поддержка 4G появилась относительно недавно, и она представляет собой ряд улучшений, по сравнению с технологией 3G.

Кто устанавливает стандарты 4G?

Сеть 4G предназначена для обеспечения так называемого сверхширокополосного доступа для мобильных устройств. Сектор связи Международного союза электросвязи и радиосвязи (МСЭ-R) создал набор стандартов, которые должны соответствовать сетям, относящимся к этому формату. Такое подключение могут устанавливать планшеты и смартфоны с соответствующей архитектурой, а также любой USB-модем 4G.

Что такое стандарты 4G?

Во-первых, сети 4G должны быть основаны на переключении пакетов всего интернет-протокола (IP), вместо технологии коммутации каналов, и использовать методы OFMDA с несколькими несущими (или другие способы выравнивания частотной области (FDE)), вместо существующей радиотехнологии с расширенным спектром. Кроме того, наивысшие скорости передачи данных для сетей 4G должны быть близки к 100 мегабит в секунду для пользователя в высокоскоростной мобильной сети и 1 гигабит в секунду для пользователя с местным беспроводным доступом или мобильным соединением. В настоящее время больше всего соответствует этим требованиям модем «Билайн 4G».

Такой также должен иметь возможность предлагать плавные передачи обслуживания в разных сетях без потери данных и обеспечивать высокое качество обслуживания для мультимедийных носителей следующего поколения.

Особенности сетевого соединения

Одним из наиболее важных аспектов технологии 4G является устранение сетевых узлов с коммутацией каналов и пакетов с использованием протокола InternetProtocol 6 (IPv6). Применяемый в настоящее время стандарт IPv4 имеет некоторое ограничение на количество IP-адресов, которые могут быть назначены устройствам. Это означает, что дублирующие адреса должны создаваться и повторно использоваться с помощью трансляции сетевых адресов (NAT). IPv6 обеспечивает гораздо большее количество доступных адресов и будет способствовать обеспечению удобства для пользователей.

Сети 4G сегодня

В настоящее время на рынке существует ряд провайдеров, заявляющих, что они могут ответить на вопрос о том, что такое 4G. Но первые версии сетей не соответствовали стандартам, установленным МСЭ-R. Как правило, эти сети считаются приемлемыми до тех пор, пока не будут развернуты новые версии существующих технологий. Эти сети часто назывались 3.9G, потому что они значительно отличаются от того, что было доступно ранее, но не вполне соответствуют стандартам МСЭ-R. Исключение составлял, пожалуй, модем «Билайн 4G». Во многих случаях эти системы 3.9G были основаны на новых парадигмах радиоинтерфейса, использовали иные диапазоны частот, чем существующие сети, и не были совместимы с решениями 3G.

Существует две технологии, которые были представлены Международному союзу электросвязи (МСЭ) в качестве жизнеспособных кандидатов 4G: LTE и LTE Advanced. Стандартизированные версии этих технологий ближе всего к «истинному» 4G.

Как же срабатывает антенна для 4G-модема?

4G представляет собой значительную эволюцию по сравнению со стандартами 3G, особенно в устранении ограничений IP-адресов, увеличении скорости передачи данных и плавном хэндовере клиентов в гетерогенных сетях. Но полностью совместимые технологии все еще находятся в разработке и, вероятно, появятся в течение некоторого времени. Расширенные возможности сетей LTE быстро используют скорости, обещанные 4G.

Столь высокие скорости модемы 4G позволяют себе из-за ортогонального мультиплексирования с частотным разделением каналов (OFDM). Это звучит сложно, но это та же технология, используемая в Wi-Fi, широкополосной сети ADSL, цифровом телевидении и радио. OFDM - это метод для сжатия большего количества данных на одинаковое количество радиочастот. Это также уменьшает утерю информации и помехи. Данные разделяются и отправляются через небольшие фрагменты частоты параллельно, что увеличивает пропускную способность сети.

Еще одна причина, по которой USB-модем 4G может обеспечить более высокую скорость, - это несколько входов и выходов, или MIMO. Использование множества антенных решеток наблюдается как в передатчике, так и в приемнике для улучшения качества связи. Это позволяет передавать больше данных, не требуя дополнительной полосы пропускания или увеличения мощности. Самая распространенная конфигурация в настоящее время - 2x2 MIMO, встроенная во многих смартфонах и некоторых планшетах.

Установка 4х4 также возможна, и она обещает еще более высокие скорости. Так как возможны различные настройки, и одно устройство может обеспечить более высокую скорость, чем другое. Поэтому модемы 4G для интернета в частный дом должны подбираться, исходя не только из технических характеристик, но и из отзывов пользователей.