Что такое агрегация частот и зачем она нужна при подключении интернета 4G в качестве домашнего

Агрегация частот — технология, которая позволяет модему работать с несколькими каналами оператора одновременно и складывать их пропускную способность. Такие каналы называют несущими, дальше в статье будет это слово. Агрегация нужна, чтобы поднять скорость мобильного интернета. Поддерживают её не все устройства, и это одна из причин, по которым два роутера с одной и той же сим-картой выдают разную скорость.

Что такое агрегация частот

Скорость мобильного интернета зависит от того, насколько широкий канал выделен под передачу данных. Чем он шире, тем больше данных проходит за то же время. Но ширина у канала небольшая, обычно 5, 10, 15 или 20 МГц. Государство выдаёт оператору ограниченные участки частот, и внутри них оператор и размещает свои каналы.

Без агрегации устройство работает в пределах одной несущей. Её ресурс базовая станция распределяет между всеми активными абонентами, поэтому при высокой нагрузке скорость у каждого падает.

Агрегация частот (carrier aggregation — объединение несущих) снимает это ограничение. Модем подключается сразу к нескольким каналам и работает с ними параллельно, а их полосы складываются в один широкий. Два канала по 20 МГц дают 40, три — 60, и скорость вырастает.

Что нужно, чтобы агрегация работала

Условий четыре. Не выполнено хотя бы одно — агрегации не будет.

На вышке есть несколько несущих

Оператор мог развернуть на конкретной базовой станции одну несущую, а мог несколько. Если подходящая всего одна, объединять нечего, и никакое оборудование не поможет.

Оборудование вышки настроено на агрегацию

Мало того, что несущие есть — станция должна отдавать их одному абоненту одновременно. Операторам это интересно, потому что позволяет эффективнее задействовать имеющиеся частоты. Но модернизация идёт постепенно, поэтому из двух вышек по соседству одна агрегацию даёт, а другая, возможно, ещё нет.

Ваш роутер или смартфон поддерживает агрегацию

Точнее, модем внутри него. Это видно по категории (LTE Category, Cat) — нужна Cat.6 или выше. Устройство с Cat.4 подключится к одной несущей и на ней и останется, сколько бы каналов ни было на вышке. Изменить категорию настройкой или прошивкой нельзя.

Скорости в таблице — теоретический потолок при идеальных условиях. В работе такие значения практически не встречаются, реальная скорость обычно значительно ниже.

Число объединяемых несущих по номеру категории определить нельзя, его указывают в характеристиках модема отдельно.

Устройство поддерживает именно эту комбинацию

Самое неочевидное условие. Диапазоны обозначают буквой B с номером — B3 это 1800 МГц, B7 — 2600 МГц, B20 — 800 МГц. Так вот, устройство может уверенно работать и в B3, и в B7 по отдельности, но не объединять их в пару.

Такие пары перечисляют в характеристиках отдельным списком вида B1+B3, B3+B7, B7+B20. И у двух устройств одной категории наборы бывают разные.

Включать агрегацию вручную не нужно, такой настройки нет. Если сеть и устройство совместимы, базовая станция подключит дополнительные несущие тогда, когда это потребуется и позволят условия приёма.

Какие устройства поддерживают агрегацию

Если вам нужен роутер или смартфон именно с агрегацией частот, при выборе смотрите на две характеристики.

1. Категория встроенного модема, нужна Cat.6 или выше. Пометки 4G+ и LTE-Advanced часто стоят на устройствах с агрегацией, но категория надёжнее. Если её не указали вовсе, поищите в полной спецификации прямое упоминание carrier aggregation, а по одной максимальной скорости судить не стоит.
2. Поддерживаемые диапазоны и, отдельно, список комбинаций агрегации. Первое пишут все производители, второе далеко не все, и само его наличие неплохо говорит о производителе.

При выборе роутера для дома дополнительно смотрите наличие разъёмов под внешнюю антенну, если оборудование ставится при слабом сигнале. Для карманного роутера, который ездит с вами, они не нужны, зато пригодится аккумулятор.

Роутеры с агрегацией частот

Роутеры со встроенным модемом, которые ставят дома, на даче или в офисе — ходовые модели надёжных производителей:

Если интернет нужен в дороге — в кафе, в поездке, на съёмной квартире, — берут карманный роутер с аккумулятором. Из моделей с агрегацией сюда попадает, например, D-Link DWR-933 на Cat.6 с той же максимальной скоростью 300 Мбит/с. Выбор в этой нише заметно уже, чем среди стационарных.

Список стоит воспринимать как ориентир по категориям, а не как готовое решение: ассортимент меняется каждый год, а у одной и той же модели бывают разные аппаратные ревизии. Характеристики перед покупкой всё равно нужно сверить.

USB-модемы с агрегацией частот

Среди массовых USB-модемов («свистков»), которые продают в салонах связи, модели с агрегацией встречаются редко, обычно это Cat.4 с потолком в 150 Мбит/с. Чаще агрегацию поддерживают встраиваемые модемы — голые платы без корпуса, которые ставят в роутеры, промышленное оборудование или отдельный переходник.

В частном доме и на даче

За городом вышка обычно далеко, сигнал слабый, и первым делом упирается не в категорию модема, а в приём.

Если до устройства доходит только одна несущая, преимущества именно агрегации не будет. Модем более высокой категории при этом иногда всё равно оказывается быстрее за счёт других возможностей радиочасти, но платить за него именно ради агрегации смысла нет.

Часто бывает так: у окна дома роутер видит один дальнобойный диапазон и работает на 10–15 Мбит/с, а с внешней антенной на мачте добирает второй канал, и агрегация наконец включается. В такой ситуации антенна оказывается условием, без которого возможности устройства просто не используются.

Отдельной антенны «под агрегацию» при этом не существует. Подойдёт обычная широкополосная MIMO-антенна, лишь бы её рабочий диапазон покрывал все частоты, которые устройство собирается объединять. У привычной антенны MIMO 2×2 два кабеля и два антенных тракта, и подключать надо оба. С одним кабелем устройство теряет часть преимуществ MIMO, а вместе с ними скорость и устойчивость связи.

Ещё одна загородная тонкость — длина кабеля. Чем он длиннее, тем больше теряется сигнала, причём на высоких частотах сильнее. Иногда выгоднее вынести на мачту сам роутер в уличном исполнении и тянуть в дом витую пару, чем вести к антенне длинный высокочастотный кабель.

И про ожидания. Паспортные 300 Мбит/с за городом встречаются редко, для них нужны широкие несущие, хороший сигнал и незагруженная сота. Ценность агрегации здесь чаще не в рекордных цифрах, а в том, что связь становится заметно устойчивее и сохраняет приемлемую скорость при нагрузке.

Вопрос-ответ

Агрегация частот и Wi-Fi — это одно и то же?

Нет. Агрегация частот работает в сотовой сети, между модемом и вышкой. В Wi-Fi полосу тоже расширяют, но это отдельная технология и другие настройки.

Нужна ли специальная антенна для домашнего роутера с агрегацией?

Нет. Подойдёт обычная антенна MIMO с двумя кабелями, лишь бы её диапазон покрывал частоты оператора.

Зависит ли агрегация от сим-карты?

Поддержку агрегации карта не определяет, за неё отвечают модем и сеть. Но работать в LTE карта должна в принципе, и очень старую, ещё для 2G, иногда приходится менять. Сам модем при этом не обязательно отдельный свисток, точно такой же стоит внутри роутера и внутри телефона.

Две сим-карты в роутере дают агрегацию?

Нет, само наличие двух слотов агрегации не даёт. В обычных роутерах второй слот нужен для резерва или переключения между операторами. Одновременное объединение двух мобильных подключений, если устройство вообще так умеет, к агрегации несущих отношения не имеет. Подробнее об этом рассказываем здесь.

Чем агрегация отличается от MIMO?

Это разные технологии, которые обычно работают вместе. Агрегация расширяет полосу, объединяя несколько каналов в один широкий. MIMO полосу не расширяет, оно позволяет передавать несколько независимых потоков данных на тех же частотах за счёт нескольких антенн на приём и передачу. Ни одна не заменяет другую.

Почему смартфон бывает быстрее роутера на той же симке?

Если это не бюджетная модель, в смартфоне обычно стоит более совершенный модем — больше поддерживаемых комбинаций агрегации, более продвинутый режим MIMO, более плотная модуляция. В недорогих телефонах модем может быть таким же простым, как в старом роутере.

Агрегация поможет, если вечером скорость падает?

Может помочь, если дополнительные несущие загружены меньше основной. Но когда вечером перегружены все доступные несущие или сама базовая станция упирается в свой канал до сети оператора, агрегация проблему не решит.

Как понять, есть ли агрегация у оператора в конкретном месте?

По карте покрытия — не всегда, операторы обычно показывают слой 4G, но не 4G+, да и сами карты расчётные. Надёжнее проверить место смартфоном с поддержкой LTE-A, создав нагрузку и посмотрев показания NetMonster. Если под нагрузкой приложение показывает вторичные несущие и отмечает работу LTE-A, это хороший признак агрегации.