Распределение частот в диапазоне 800 мгц. UMTS и LTE частоты в России: стандарты нового поколения

Интернет

Для всех нас, кто любит "cinafonini", мы часто сталкиваемся с речью печально известного "Banda 20" или просто называемого "800Mhz". В действительности этот вопрос в то же время прост, но сложен, и в этой статье я объясню, почему.

Я не хочу утомлять вас техническими данными, непонятными большинству (включая меня), я намерен объяснить простым способом, какие могут быть неудобства, покупающие телефон, который не поддерживает эту частотную полосу.

Что такое полоса 20 (800Mhz)

Полоса частот в 800 Mhz, также называемая диапазоном 20, является одним из 3, доступным с публичными аукционами в 2011 для передача данных высокая скорость 4G LTE. На том же аукционе другими доступными частотами были 1800Mhz и 2600Mhz. Эти частоты 3 несут данные с различной скоростью и различными особенностями. быстрее и подходит для очень многолюдных мест 2600Mhz , самым быстрым из них является 800Mhz который имеет расширенная дальность и проникающая способность в зданиях лучший из 2600Mhz. Хорошей серединой остается группа 1800Mhz (возможно, самая используемая сегодня).

На знаменитом аукционе крупные итальянские операторы 4 так разделили частоты:

TIM
Vodafone Band 20 (800Mhz) / Band 3 (1800Mhz) / Band 7 (2600Mhz)
H3G Band 3 (1800Mhz) / 7 Band (2600Mhz)
ветер Группа 20 (800Mhz) Группа 7 (2600Mhz)

Из этой таблицы совершенно ясно видно, что тот, кто имеет ее как оператор 3 Италия (H3G) Вы не заметите никакой разницы между использованием телефона с диапазоном 20 или без него.

клиенты Тим и Vodafone в зависимости от рабочих областей они могут страдать от недостатка пропускной способности 20. Оба оператора, имеющие в своем распоряжении как 1800Mhz, так и 2600Mhz, в крупных городских центрах и во всех тех районах, расположенных рядом с передающими антеннами, не заметят каких-либо различий, поскольку они «подключат» одну из этих частот, как в сельской местности, так и внутри зданий. особенно «закрытый» прием в 4G может быть скомпрометирован.

Разные - это разговор для пользователей ветер что, будучи не в состоянии обеспечить частоту 1800Mhz, используя в качестве основного 800Mhz полосы. Таким образом, в крупных городских центрах, обслуживаемых по частоте 2600Mhz, парус в 4G в то время как во всех других случаях, максимальная скорость соединения, что HSPA +

В чем разница между диапазоном LTE 20 и HSPA +

Как мы уже говорили, скорость 800Mhz является самым медленным из 4G может на самом деле в Италии может добраться до 75Mbps загрузки (в то время как 1800Mhz и 2600Mhz достижения 150Mbps). Ступень ниже, что соединение HSPA, плюс (Н +) может добраться до 42Mbps и будет доступны из любого смартфона, лишенного 20 полосы. Эти значения являются теоретической ссылкой, потому что фактически фактическая скорость передачи почти всегда намного ниже. Эти скорости, очевидно, зависят от качества сигнала, который получает наш телефон. Поэтому даже не уверен, что соединение 4G в диапазоне 20 быстрее, чем одно на HSPA +. При этом наличие группы 800Mhz всегда будет лучше, чем не иметь ее, но не иметь ее во многих случаях не имеет значения.

наложение нового

Было бы лучше иметь группу 20
20 Band (800Mhz) - * Это самый медленный из 4G * Покрывает большие расстояния * Лучше проникает в здания
Полоса 7 (2600Mhz) - * Это самый быстрый из 4G и подходит для многолюдных районов * Охватывает меньше расстояний * Трудность проникновения в здания
Диапазон 3 (1800Mhz) - * Средний путь между 800Mhz и 2600Mhz
В крупных городских центрах группа, используемая всеми операторами, - это 2600Mhz, поэтому ни один оператор не должен испытывать трудности с просмотром LTE
В текущем состоянии итальянских мобильных сетей просмотр в HSPA + вместо LTE на полосе 800Mhz не ставит под угрозу работу браузера и может не иметь различий.

Помимо прочего, слияние между H3G и Wind недавно стало официальным, поэтому вскоре появится новый оператор, который, вероятно, будет использовать все частоты, доступные для 2. В этом случае даже бывшие пользователи Wind могут извлечь выгоду из диапазона 1800Mhz.

Статья пригодится тем, кто подбирает себе антенну и оборудование для усиления мобильного 3G и 4G интернет сигнала, либо репитер для усиления сотовой связи.

Частота сигнала 3G / 4G является первоначальным параметром в выборе антенны. К примеру, можно и не знать расположение базовых станций на местности - просто поймать сигнал, и определить направление по уровню покрутив антенну. Но если не знать частоты, то сигнал можно не поймать вовсе.

Важно! Все тестирования рекомендуется выполнять в точке планируемой установки антенны (с ноутбуком+модемом, в идеале на крыше), т.к. в помещении модем может не поймать сигнал в диапазоне 2600 МГц (4G), а для уличной антенны он является самым эффективным!
Ввиду того, что методы определения частоты GSM/3G/4G/4G+ различаются, рассотрим их по отдельности.

1. Мобильный метод:

1. Андройд:
Внимание! Отключите Wi-Fi!
Для тестирования частоты, используется встроеное техническое меню "Netmonitor" (Сетевой монитор), которое в каждой модели смартфона вызывается персональным кодом. Список телефонов и кодов Android таких как *#0011# или *#*#4636#*#* или *#*#197328640#*#* можно найти

Для Samsung: Отключите Wi-Fi , и выберите режим 3G либо 4G LTE. В поле ввода телефонного номера наберите комбинацию: *#0011#, после чего телефон войдет в сервисный режим с отчетом о сигнале БС, к которой вы подключены.

Значения параметров 3G:

uarfcn (может обозначаться как RX ): Номер канала, определяющий частоту. Если значение от 10562-10838, то у вас 3G/UMTS 2100 Мгц. Если 2937-3088, то это 3G/UMTS 900 Мгц. В нашем случае uarfcn = 10687 , следовательно частота 3G = 2100.
EcIo (Ec/Io или Ec/No): отношение уровня сигнала к уровню шума в (чем больше показатель, тем лучше). Чем ниже нагрузка (сеть свободна), тем ближе показатель EcIo стремится к 0. С нарастанием количества абонентов, уменьшаяется пропускная способность - отношение ухудшается вплоть до -12..-14 дБ, после которого согласно настройкам может произойти переключение 3G->2G. Возможно Вам стоит выбрать направление на более свободную вышку. Для 4G данный параметр обозначается как CINR .
RSCP: (Reference Signal Received Power) Мощность принимаемого сигнала который получает именно ваше устройство при подключении к БС. -70 хороший , -100 плохой.

Значения 4G LTE:

Band: Частота на которой работает вышка сети 4G. Всего их 3. В нашем случае Band:7 это частота 2600 МГц , если Band:3 то 1800 МГц , и Band:20 - частота 800 МГц . (Полный список частотных диапазонов .)
RSSI: Базовое значение мощности сигнала При значениях RSRP = -120 dBm и ниже LTE-подключение может быть нестабильным или отсутствовать вовсе.
CINR: Отношение уровня полезного сигнала к эфирному шуму. Тут всё просто: чем выше это значение, тем качество сигнала лучше. Если SINR ниже 0, то скорость подключения будет низкой, так как это означает, что в принимаемом сигнале шума больше, чем полезности, что увеличивает вероятность потериLTE соединения.

1.1 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ADNROID:

Здесь без сомнения стоит отметить приложение CellMapper способное индефицировать и отображать на экране значение рабочей частоты, информацию о вышке, о соседях, отображать вышку на карте (следует включить опцию «Рассчитать частоты GSM/UMTS/LTE») Как мы уже писали, частота отображается в значении Band. Уровень сигнала указан в поле Reference Signal Received Power (RSRP). Для работы с приложением необходимо пройти бесплатную регистрацию на сайте.

1.2 Отображение уровня сигнала в стандартных приложениях USB Модема:

Информация о уровне сигнала содержиться практически на любом 3G/ 4G LTE модеме, для этого достаточно изучить меню.

2. Тестирование с использованием USB модема (самый надежный):

Тем не менее, самым эффективным и недорогим и надежным способом установления несущей частоты сигнала интернет остается компьютер + модем , имеющий интерфейс HiLink или Stick. Ниже приводим метод тестирования программой MDMA с использованием прошивки Stick которая стоит как правило на купленных залоченных модемах Российских операторов связи.

2.1 Работа с программой MDMA:

(окно отображения параметров связи)

Важно! Перед запуском программы MDMA (Mobile Data Monitoring Aplication) необходимо закрыть все "родные" программы модема usb!!!

После запуска программа отобразит уровень сигнала, эфирных шумов, и параметры базовой станции. Здесь, наша цель - определить на какой частоте 3G & 4G LTE работает оператор , путём их перебора. Нажав кнопку "Band Config" мы вызовем окно в котором произведём не сложные действия:

Меняем параметр "Automatic" на "Custom"
3G ставим галочку на для начала на UMTS 2100 нажимаем "ОК" и следим в главном окне за мощностью сигнала и регистрацией в сети. Если в поле появилось название оператора, и появилась галочка рядом с "Registered", то ваше оператор работает на частоте UMTS 2100 . Если регистрации не проиходит, возращаемся на приведущий шаг, снимем галочку с UMTS 2100 и устанавливаем на UMTS 900.
Если при выборе параметра (например UMTS 900) программа выдала ошибку, значит ваш модем не умеет работать в этом стандарте.
В сети 4G LTE последовательность и логика действий аналогична 3G, за исключение того, что все они проводятся в правой области (LTE Bands).

2.2 Анализ с помощью универсального модема с интерфейсом Hilink :

Здесь, действия аналогичны преведущему примеру, определение диапазона так же прозводится путём перебора частот.

Перейдите в Настройки -> Настройки сети, далее выбираем стандарт(LTE, UMTS или др.), устанавливаем режим "Вручную" и начинаем отмечать галочкой диапазоны, проверяя мощность сигнала RSSI на странице параметров.

Опеределение диапазона в сетях 3G:

Страница с отображением параметров сигнала

Следует отметить, что бывают случаи, когда оператор вещает интернет сразу в двух диапазонах одновременно. Например в г. Чехов М.О. ТеЛе2 в 4G работает параллельно на 800 и 2600 МГц. Мощность RSSI при этом различается, а основной частотой остается 800 Мгц. Если вы хотите обеспечить большую скорость, и для приёма задействовать обе частоты, следует использовать мультистандартную антенну поддерживающую работу по технологии LTE - A одновременно в 2 диапазонах.

Конспект выступления Виктора Глушко , руководителя рабочей группы "Национальной радиоассоциации", зам. генерального директора ООО "Научно производственная фирма "Гейзера", "Распределение частотного спектра для сетей LTE " на Втором Международном бизнес-форуме "Эволюция сетей мобильной связи LTE Russia & CIS 2010", 25-26 мая 2010.

Представляю фрагмент конспекта в части, касающейся диапазона 800 МГц.

Известны проблемы получения частотного спектра в России. Но проблема и без национальных особенностей сложная, как правило, после появления новой технологии начинается процесс поиска частот для ее внедрения. Частотного ресурса практически всегда не хватает, не проходит ни одного заседания Всемирной конференции радиосвязи, где не обсуждались бы вопросы дополнительного выделения частот для мобильных радиосистем IMT. На конференции, намеченной на 2012 год также будет рассматриваться этот вопрос, в частности, вопрос использования диапазона 800 МГц для систем подвижной сухопутной связи.

Хотя в целом тема распределения частот - тема бесконечная, вопрос использования частот в России, что называется "назрел". Вот и на ближайшем заседании коллегии ГКРЧ планируется принять решение о создании опытных зон LTE в России и произвести соответствующие частотные назначения (как мы теперь знаем, этому заседанию не суждено было состояться).

Между тем, примерно понятно, куда можно смотреть и чего можно ожидать в плане перспектив использования частот. Данные, которые будут приведены ниже, опираются на исследования, которые были проведены НРА в начале 2010 года в отношении всего диапазона частот, которые, в принципе, могут быть использованы для развертывания систем мобильной связи стандарта LTE.

Размышляя об использовании частот для создания LTE в России, нельзя не учитывать того, что происходит с LTE в Европе. Там ситуация уже в достаточной степени определилась.

Планируется использовать низкочастотный диапазон 800 МГц для покрытия больших территорий с малой плотностью населения, и диапазона 2.6 ГГц для обеспечения надлежащей емкости сети в больших городах.

Здесь хочу сделать отступление от конспекта выступления г-на Глушко и чуть развить тему в отношении использования диапазона 800 МГц в Европе.

В мае 2010 года Еврокомиссия приняла Постановление о создании согласованных технических правил для государств членов Евросоюза в отношении назначения радиочастот в диапазоне 800 МГц, которые бы содействовали развертыванию высокоскоростных беспроводных интернет-услуг, не создавая помех. Комиссия поддержала использование диапазона 790 - 862 МГц (который в настоящее время он используется большинством стран-участниц ЕС для эфирного телевещания) для электронных услуг связи и высказывает заинтересованность в том, чтобы европейские страны действовали быстро, поскольку скоординированное управление этой полосой радиоспектра может обеспечить экономический выигрыш вплоть до 44 млрд евро для экономики ЕС, а также содействовать достижению стратегических целей программы EC 2020 в части высокоскоростного ШПД для всех до конца 2013 года (с постепенным ростом скоростей вплоть до 30 Мбит/с и выше к 2020 году).

Эксперты телекоммуникационной отрасли уверены, что обеспечивать покрытие мобильного ШПД в диапазоне 800 МГц на 70% дешевле, чем на частотах, которые используются в сетях 3G/WCDMA.

Важно оговориться, что решение само по себе не обязывает государства, входящие в ЕС предоставлять диапазон 790 - 862 МГц для услуг электросвязи. Тем не менее, уже известен пилотный проект Telefonica O2 в Объединенном Королевстве (ранее O2 несколько месяцев вело тесты LTE в диапазоне 2.6 ГГц).

Еще более показателен аукцион по продаже частот для создания систем мобильного ШПД в Германии.

На аукцион были выставлены частоты в четырех диапазонах, но основная борьба завязалась за лоты в диапазоне 800 МГц, за них и были заплачены максимальные суммы денег (общая сумма, вырученная Германией от аукциона 800 МГц, составила 4.4 млрд евро).

Известны испытания LTE в диапазоне 800 МГц, которые ведет в Германии компания Vodafone. Теперь, после приобретения полосы 2x10 МГц в этом диапазоне, компания намерена приступить к сооружению LTE в сельских регионах Германии.

(Диапазон 2.6 ГГц и его использование в Европе я в этой заметке намеренно обойду вниманием. Еще будет повод вернуться к его рассмотрению).

Вернемся к выступлению Виктора Глушко. В Европе не сняты с рассмотрения вопросы использования (переиспользования) под LTE частотного диапазона 1800 МГц, но уровень активности в этом направлении невелик, по-сравнению с двумя диапазонами - 800 МГц и 2100 МГц.

В отношении других диапазонов и мира в целом.

В Китае есть реальные шансы использования диапазона 2.3 ГГц. Диапазоны 1.5 ГГц и 700 МГц, скорее, можно отнести к экзотическим, они будут использоваться, соответственно, в Японии и США.

Вновь отступлю от конспекта.

В Японии у NTT DoCoMo, действительно есть планы на 1.5 ГГц, но лишь в части расширения покрытия сети. Первоначально сооружение сети NTT начнется в диапазоне 2.1 ГГц.

В целом, в отношении использования частот в различных диапазонах для сооружения систем LTE в мире, есть самые различные планы. Приведу два слайда, иллюстрирующих это:

Здесь площади секторов определяются числом операторов, которые заявили о своих планах сооружения сетей LTE в тех или иных частотных диапазонах. Разбивки по операторам у меня, к сожалению нет, поэтому достоверность и актуальность слайда оставляет некоторые вопросы.

Вернусь к конспекту выступления.

С диапазоном 1.5 ГГц у нас в России большая проблема. Диапазон 700 МГц можно будет еще посмотреть, что с ним. Так что список потенциально интересных для LTE диапазонов для России может выглядеть так:

800 МГц , 900 МГц, 1800 МГц, 2300 МГц, 2400 МГц и 2600 МГц.

Рассмотрим подробнее ситуацию с диапазоном 800 МГц (790 - 862 МГц) в России. Этот диапазон нередко называют "цифровой дивиденд". Нужно понимать, что такое название пришло из представления части человечества о том, что в результате перепланирования радиовещательного диапазона возникнет некоторый дополнительный ресурс. Диапазон частот под аналоговое вещание при переходе на цифру оказывается избыточным, казалось бы, справедливо ожидать появления свободных частот. Исходя из этого, западные страны сформировали некую политику продвижения диапазона 790-862 МГц в Европе и 869-806 МГц в США для развития мобильного широкополосного доступа. Причем, конкретно LTE в решениях не упоминалось, обычно, говоря об этих диапазонах, говорят UMT или мобильный широкополосный доступ. Но учитывая существующий тренд, можно предположить, что речь все же идет об LTE, прежде всего.

Итак, образовался некоторый "цифровой дивиденд", который у нас в России, строго говоря, не образовался. Дело в том, что у нас использование диапазона под аналоговое вещание не было полным из-за большого количества средств военного назначения. Диапазон занят такими средствами практически полностью.

Если сейчас сказать "вещатели, у вас дивиденд появился, поделитесь спектром", то ожидаемым ответом будет "отстань, самим не хватает". Казалось бы, на этом можно ставить точку. Но есть и другой фактор. Вещание по своей природе не может быть совмещено с теми РЭС, прежде всего, военного назначения, которые присутствуют в этой полосе. А сети сотовой связи, напротив, могут. И примеры успешных совмещений есть, как многие помнят, в этом диапазоне успешно работали в России сети AMPS/DAMPS. Это, вероятно, дает надежду на то, что в диапазоне можно попробовать поискать полосы для систем мобильного широкополосного доступа гражданского назначения. И тот предварительный экспресс-анализ, который был проведен, показал, что в диапазоне 790 - 862 МГц можно найти 2 * 10 МГц частотного дуплекса, которые могли бы быть использованы под развертывание системы мобильного ШПД стандарта LTE.

К сожалению, 10 МГц - это очень мало, вряд ли уместно строить на этом какую-то государственную программу или выносить на конкурс, поскольку, этой полосы частот едва ли достаточно для одного оператора. Поэтому возникла другая идея. Она связана с тем, чтобы "подвинуться" в американский диапазон, опустившись ниже диапазона 790 МГц - до 698 МГц. В этом случае, результаты экспресс-анализа говорят, что можно получить полосы уже для двух операторов (т.е. 2 по 2х10 МГц FDD). Это уже что-то.

Здесь, конечно, есть проблемы. Во-первых то, что мы в этом случае движемся "перпендикулярно" Европе, для нас это не новость, конечно, и не страшно. Во-вторых мы здесь наступаем на законные права вещателей, поскольку тот третий мультиплекс, который сейчас пытаются сформировать для цифрового вещания, он залазит в эту полоску. Какие-то частотные блоки в полосе от 698 до 790 МГц они уже будет рассматриваться вещателями. Анализ и проводился в НРА для того, чтобы определить возможности. Решения будут приниматься позднее, с учетом тех результатов, которые будут получены в опытных зонах. (На этом завершаю цитирование конспекта выступления Виктора Глушко).

* * * * * * * * * * * * * * * * * *

Мое мнение. Именно диапазон 800 МГц был бы идеален для развития в нем систем мобильного ШПД в России на территориях вне городов миллионников - мы не потеряли бы "совместимости" с Европой, в частности, с Германией, что обеспечило бы неплохой выбор абонентских устройств, а также возможности роуминга с Европой.
Но важнее другое - именно в этом диапазоне строить систему LTE наиболее экономически эффективно. И строительство такое могло бы послужить снижению цифрового неравенства граждан России, уровень которого сегодня, во-многом, определяется местом проживания. Для этого государство должно было бы заняться конверсией и расчисткой этого диапазона частот с целью его гармонизации с внешним миром. И в этом плане, признаться, серьезных подвижек не ожидаю, к сожалению. Можно ли надеяться, что я ошибаюсь?

В результате недолгих поисков образовался список УКВ-частот, куда мне со своей рацией низзя (от слова "вообще") и куда мне низзя, но в случае БП можно и нужно. Понятно, что в запрещённых диапазонах почти все работают закрыто (кодированно), а многое и вовсе не в режиме радиотелефонии, так что нечего там делать - ни на приём, ни (тем более) на передачу. В списке я оставил только те полосы, в которые я теоретически могу влезть со своей рацией (для своих доступных диапазонов запрещённое ищите сами). Кто на каких из них конкретно сидит, писать не буду – просто не лазить туда, и точка. Это МВД и ФАПСИ. Дискретность в полосах частот тоже не указываю, ибо незачем:

Запрещенные диапазоны частот:
139.174 – 139.242 МГц
148.000 – 149.000 МГц
149.000 – 149,900 МГц
157.875 МГц
162,7625 – 163,200 МГц
168,500 – 171,150 МГц
169.455 МГц
169.462 МГц
171.150 – 173.000 МГц
173.000 – 174.000 МГц
406.000 – 406.100 МГц

Кроме этого, полоса "Космос – Земля" (136.000 – 137.000 МГц ) и полоса "Земля – Космос" (406,000 – 406.100 МГц, она исключительно для спутниковых аварийных радиомаяков – указателей места бедствия).

Далее – каналы морского диапазона:
– 156.325 МГц (собственно каналом морского диапазона не является, но попадает в него; что там на нём происходит – я ХЗ);
– 156.300 МГц – служебный канал 06 для управления судами. Может использоваться для связи между кораблями и летательными аппаратами при проведении поисково-спасательных работ, поэтому не фиг туда соваться со своей кнопкой PTT;
– 156.525 МГц – специальный канал 70 – в нём запрещена работа в радиотелефонном режиме (используется для передачи цифрового селктивного вызова, морского аналога SMS-сообщений DSC);
– 156.800 МГц – 16-й канал, международная УКВ-частота бедствия, безопасности и вызова в морской подвижной службе для радиотелефонии. Она же для поиска и спасания пилотируемых космических кораблей. Ограничена с обеих сторон двумя запретными защитными полосами (канал 75 – защитная полоса 156.762 – 156.7875 МГц и канал 76 – защитная полоса 156.8125 – 156.8375 МГц).

Кроме того, следует помнить, что часть каналов морского диапазона предназначена не для симплексной связи, а для дуплексной (1–7, 18–28, 39, 60–66, 78–88 ), и вообще: работа на передачу в морском диапазоне с берега кому попало запрещена. Выйдешь в море – хоть на чём (надувнушка или доска для сёрфинга) – тогда можно. Правда, всё равно можешь нарваться – отловят, раздвинут, вдуют а потом ещё раз вдуют.

На всякий случай вот ещё запрещённые частоты (моей рации недоступные, но всё же пусть тут полежат, вдруг кому надо):
243.000 МГц
300.200 МГц
254.000 ; 254.685; 380.000; 393.100 МГц – это МО РФ
273.000 – 300.000; 300.000 – 390.000 МГц – полосы ФАПСИ, правительственной связи, безопасности и обороны РФ. В них входят ещё различные, более узкие подполосы с разным шагом дискретности; нечего туда соваться вообще.

145.500 МГц – общая вызывная частота для радиолюбителей. Однако работать на передачу там можно только при наличии официального РЛ-позывного и с зарегистрированной рации.

Понятно, что список далеко не полный (да он и не может быть полным). Кроме того, не ручаюсь за его текущую достоверность – ибо, как говорил один литературный персонаж, "время текёт, и мы вместе с нею". Проверять надо, искать.

Отдельный список аварийных частот в диапазонах 2 м и 70 см для выживальщиков и предвкушателей БП:
145.450 МГц (это МЧС, ага)
145.945 МГц (??? ХЗ)
433.450 МГц (16-й канал LPD)

Быстрый ответ: 800 мегагерц у современных процессоров – это нормально. Более того, это очень крутая фишка, а не сбой устройства. Потребление электричества в таком «пониженном» режиме минимальное. А как только понадобится вся вопиющая мощь в 2-4 гигагерц – процессор их выдаст мгновенно, а то и добавит к номинальной частоте ещё 300-500 мГц. Самостоятельно добавит, кстати.

Но почему же частота процессора иногда уменьшается до «неприличных» 800 мегагерц?

Что такое CPU, он же – процессор?

Одно из ключевых устройств любого компьютера (и околокомпьютерного чудища типа смартфона, телевизора и даже Wi-Fi роутера) – центральный процессор. Это микросхема площадью со спичечный коробок, а в толщину – в пару-тройку спичек. У ноутбуков CPU и того меньше. В телефонах площадь процессора вообще сравнима с монетой-копейкой. CPU, кстати – стандартная аббревиатура для обозначения процессора, «Central Processor Unit». Русский аналог – ЦП, «центральный процессор».

Задача процессора: вычисления. Всё, что происходит на экране ПК, и всё, что скрыто где-то в недрах «железного ящика» – это числовые преобразования, и не более. Даже буква на мониторе – это не просто буква; это символ, представленный:

Числовым кодом
Цветом и шрифтом с определённым цифровым обозначением
Точками на экране, которые имеют свои числовые координаты

Выше лишь неполный пример вычислений лишь про одну букву, с которой работает ЦП.

Что такое частота процессора и как понимать эту характеристику?

Тактовая частота (говоря по-простому) – количество простейших цифровых операций, которое процессор способен выполнять за секунду. 2,5 гигагерц = 2 с половиной миллиарда операций по сложению, вычитанию или умножению простых чисел. Частота – одна из многочисленных характеристик CPU, но далеко не единственная. Чем выше частота – тем, в принципе, мощнее процессор. Но – именно «в принципе».

Двигатель грузовика в разы мощнее и крупнее 3-4-цилиндрового мотора легковушки. Но быстрее и динамичнее именно легковой автомобиль. Так и с частотой процессора

Обратимся к примеру. Чем мощнее двигатель автомобиля – тем быстрее этот автомобиль? Это далеко не так. Скажем, мотор «Камаза» в разы мощнее двигателя легковушки. А какая из этих двух машин быстрее? Верно, малолитражка с лёгкостью оставит позади многотонную махину несмотря на все сотни камазовских «лошадей». Так и с частотой – чем мощнее, тем, компьютер быстрее. Но лишь при прочих равных условиях.

Типичные процессорные частоты не «растут» уже лет 10-15. Как появился в своё время Pentium 4 с их 3-3,4 гГц, так эти частоты и остались неким стандартом для производительных систем. Дальнейший рост этой характеристики приводит лишь к непомерному возрастанию тепловыделения и энергопотребления – это закон. А кому нужен компьютер, жрущий электричество, как пылесос? И с тепловыделением небольшого утюга? Ноутбук, способный проработать без розетки не более получаса – тоже странное устройство.

Потому создатели процессоров (прежде всего, из Intel и AMD) работают над усилением других характеристик CPU. Увеличивается количество мельчайших «органов» процессора – транзисторов, одновременно уменьшается их размер; категорически снижаются задержки между отдельными блоками CPU, – это и есть прогресс в производительности компьютеров. Банальное повышение тактовой частоты давно исчерпало себя. Почему так? Растениям нужны вода и солнце – но они хороши лишь до определённых пределов. Если залить цветок водой, то он умрёт. Если посадить розу в пустыне – она сгорит. Так и процессорная частота – хороша лишь до разумного предела, а дальше вредна.

Мой компьютер работает на частоте 800 мегагерц – что делать?

Радоваться за прогресс компьютерной техники и за то, что у вас приличный современный ПК. Ведь процессоры нашего времени (примерно с 2007-2008 года) – настолько мощные устройства, что чаще всего их попросту нечем нагрузить. Избыточная мощность нужна лишь в моменты высокой загрузки компьютера. Как грузовику не нужны сотни лошадиных сил, когда он перевозит лишь водителя без груза – так и лишние гигагерцы понапрасну съедают электричество (и безбожно расходуют аккумуляторный запас ноутбука).

800 мегагерц процессора (на скриншоте и вовсе 798,1) — это современнейшая технология понижения энергопотребления.

Конструкторы процессоров решили «сбрасывать» лишние частоты, когда они не нужны компьютеру. Вы отошли от клавиатуры с мышью? Через минуту операционная система «поймёт», что можно отключить избыточные ресурсы, а ещё через 50-100 наносекунд (именно нано!) понизит частоту процессора. Понадобилась мощь (например, при открытии браузера, страницы, или даже обычного «Блокнота») – и через те же 50-100 нс частота подскочила от неприлично слабых 800 мГц до классических 2-3 гигагерц. Практически мгновенно.

Электричество экономится, вентиляторы крутятся тише, ноутбуки работают дольше – вот некоторые плюсы мгновенного понижения тактовой частоты. Недостатки технологии понижения частоты? Их нет вообще!

Почему именно 800 мГц?

Эта минимальная частота удобна и создателям процессоров, и производителям материнских плат вместе с другим компьютерным оборудованием. Стандарт 800 мегагерц в качестве пониженной частоты компьютера – это как 220 розеточных вольт и 50 тех же розеточных герц.

Более того, операционным системам «удобнее» работать с достаточно быстрыми процессорами. Минимальные требования Windows 7 (и современной «десятки») составляют всё те же 800 мегагерц. Если CPU «скинет» частоту до более низкой, ОС способна ошибочно «подумать», что ресурсов для её комфортной работы недостаточно – и прекратить работу.

Современные тактовые частоты: «номинала» практически не бывает!

Напоследок – о «номинальной частоте» процессора. Эта характеристика заявлена производителем для каждой модели процессора. Скажем, современный Intel Core i5 6500 (поколение Skylake) имеет:

4 ядра;
6 мегабайт байт кэш-памяти третьего уровня;
встроенную видеокарту (графическое ядро) поколения HD 530;
транзисторы размером 14 нанометров (чем меньше – тем лучше и современнее)
«базовую» тактовую частоту 3,2 гигагерц (=3200 мГц);
тепловыделение — 65 ватт (чем меньше — экономичнее и «холоднее»);
кучу великолепных технологий наподобие Intel SpeedStep.

Именно эта технология «плавающей» частоты под названием Speed Step отвечает за понижение частоты до 800 мегагерц. Но ещё интереснее, что та же технология автоматически «разгоняет» процессор с номинальных 3,2 вплоть до 3,6 гигагерц, когда компьютеру требуется больше мощности.

Мониторинг частоты процессора: базовая — 3,33 мГц, однако в данный момент технология Intel SpeedStep повысила частоту до 3,46 мГц. Во время простоя частота понизится до 800 мГц.

Типичные сценарии работы Speed Step:

процессор толком не загружен (работает текстовый редактор, аудиопроигрыватель и пара мессенджеров) – частота падает до 800 мГц;
в браузере открыты несколько вкладок, процессору требуется больше мощности на 1-2 ядрах из 4 – идёт работа на номинальных 3 гигагерцах;
CPU загружен на полную мощность – можно поднять частоту до 3,6 гигагерц (если загружено 1 ядро) или хотя бы до 3,3 гГц (если загружены все 4 ядра). Да, энергопотребление увеличится – но в допустимых пределах. И главное – сложная ресурсоёмкая задача будет выполнена быстрее (и тут же можно будет понизить частоту до «энергосберегающих» 800 мегагерц).

Ещё раз отметим: переключение частот происходит автоматически, реакции пользователя не требуется. Рост или падение частоты – почти мгновенный процесс: быстрее, чем моргание глаза. Более того, с каждым свежим поколением процессоров момент переключения частоты уменьшается – в ближайшей перспективе понизить время задержки с 50-100 наносекунд до 25-30 нс.

Итоги

Частоты понижаются не только у процессоров, но и у видеокарт, и у других компонентов компьютерных систем. Понижаются ради экономии электричества и снижения тепловыделения. Это нормальная процедура, которая не просто не должна вызывать беспокойства – это повод гордиться научно-техническим прогрессом человечества и эволюцией центральных процессоров в частности.