Сеть стандарта LTE не так давно была одобрена консорциумом 3GPP. Благодаря использованию такого радиоинтерфейса удается получить сеть с беспрецедентными эксплуатационными параметрами в плане максимальной скорости, с которой осуществляется передача данных, времени задержки при пересылке пакетов, а также спектральной эффективности. Авторы говорят, что запуск сети LTE позволяет более гибко использовать радиоспектр, мультиантенную технологию, адаптацию канала, механизмы диспетчеризации, организацию повторной ретрансляции данных и регулирование мощности.
Предыстория
Мобильная широкополосная связь, которая базируется на технологии передачи пакетов данных на высокой скорости по стандарту HSPA, уже стала достаточно широко признанной пользователями сотовых сетей. Однако необходимо и дальше производить совершенствование их обслуживания, к примеру, используя увеличение скорости трансляции данных, минимизацию времени задержки, а также увеличение общей емкости сети, так как требования пользователей к услугам подобной связи постоянно повышаются. Именно с этой целью и была произведена спецификация радиоинтрфейсов HSPA Evolution и LTE консорциумом 3GPP.
Основные отличия от ранних версий
Сеть стандарта LTE отличается от ранее разработанной системы 3G улучшенными техническими характеристиками, включая максимальную скорость, с которой осуществляется передача информации - более 300 мегабит за секунду, задержка пересылки пакетов не превышает 10 миллисекунд, а спектральная эффективность стала гораздо выше. Построение сетей LTE можно осуществлять как в новых частотных полосах, так и в уже имеющихся у операторов.
Данный радиоинтерфейс позиционируется как решение, на которое постепенно операторы будут переходить с систем стандартов, существующих на данный момент, это 3GPP и 3GPP2. А разработка этого интерфейса - это достаточно важный этап на пути формирования стандарта IMT-Advanced сетей 4G, то есть нового поколения. Фактически в спецификации LTE уже содержится большинство функций, которые изначально предназначались для систем 4G.
Принцип организации радиоинтерфейса
Радиосвязь обладает характерной особенность, которая состоит в том, что радиоканал по качеству не является постоянным во времени и пространстве, а зависит от частоты. Тут необходимо сказать и о том, что параметры связи меняются относительно быстро в результате многолучевого распространения радиоволн. Чтобы поддерживать постоянную скорость обмена информацией по радиоканалу, обычно применяется целый ряд способов свести к минимуму подобные изменения, а именно - различные методы разнесенной передачи. Одновременно с этим в процессе передачи пакетов информации пользователи не всегда могут заметить кратковременные колебания битовой скорости. Режим сети LTE предполагает в качестве основного принципа радиодоступа не уменьшение, а применение стремительных изменений качества радиоканала для того, чтобы обеспечить максимально эффективное использование радиоресурсов, доступных в каждый момент времени. Это реализуется в частотной и временной областях посредством технологии радиодоступа OFDM.
Устройство сети LTE
Что это за система, можно понять, только разобравшись, как она организована. В ее основу заложена обычная технология OFDM, предполагающая по нескольким узкополосным поднесущим. Применение последних в совокупности с циклическим префиксом позволяет сделать связь на базе OFDM устойчивой к временным дисперсиям параметров радиоканала, а также дает возможность практически исключить необходимость в использовании сложных эквалайзеров на принимающей стороне. Это обстоятельство оказывается весьма полезным для организации нисходящего канала, так как в этом случае удается упростить обработку сигналов приемником на главной частоте, что позволяет снизить стоимость самого терминального устройства, а также мощность, потребляемую им. И это становится особенно важно в случае использования сети 4G LTE вместе с передачей в режиме нескольких потоков.
Восходящий канал, где излучаемая мощность существенно ниже, чем в нисходящем, требует обязательного включения в работу энергоэффективного метода передачи информации для увеличения зоны покрытия, снижения принимающим устройством, а также его стоимости. Проведенные исследования привели к тому, что теперь для восходящего канала LTE используется одночастотная технология трансляции информации в форме OFDM с дисперсией, соответствующей закону дискретного Подобное решение позволяет обеспечить меньшее отношения среднего и максимального уровня мощности в сравнении с применением традиционной модуляции, что позволяет повысить энергоэффективность и упростить конструкцию терминальных устройств.
Базовый ресурс, используемый при передаче информации в соответствии с технологией ODFM, можно продемонстрировать в виде частотно-временной сети, которая соответствует набору символов OFDM, и поднесущим во временной и частотной областях. Режим сети LTE предполагает, что в качестве основного элемента передачи данных тут использованы два ресурсных блока, которые соответствуют частотной полосе 180 килогерц и интервалу времени в одну миллисекунду. Широкий диапазон скоростей для передачи данных можно реализовать посредством объединения частотных ресурсов, настройки параметров связи, включая скорость кодирования и выбор модуляционного порядка.
Технические характеристики
Если рассматривать сети LTE, что это такое, станет понятно после определенных объяснений. Чтобы достичь высокие целевые показатели, которые установлены для радиоинтерфейса такой сети, его разработчиками был организован ряд достаточно важных моментов и функциональных возможностей. Далее будет описан каждый из них с подробным указанием на то, какое влияние они оказывают на такие важные показатели, как емкость сети, зона радиопокрытия, время задержки и скорость передачи данных.
Гибкость применения радиоспектра
Законодательные нормы, которые действуют в том или ином географическом регионе, влияют на то, как будет организована мобильная связь. То есть, в них предписывается радиоспектр, выделяемый в разных частотных диапазонах непарными или парными полосами разной ширины. Гибкость использования - это одно из важнейших преимуществ радиоспектра LTE, что позволяет задействовать его в разных ситуациях. Архитектура LTE сети позволяет не только работать в разных частотных диапазонах, но и использоватьем частотные полосы, имеющие различную ширину: от 1,25 до 20 мегагерц. Помимо этого, такая система может осуществлять работу в непарных и парных частотных полосах, поддерживая временной и частотный дуплекс соответственно.
Если говорить о терминальных устройствах, то при использованении парных частотных полос прибор может действовать в дуплексном или полудуплексном режиме. Второй режим, в котором терминалом осуществляется прием и передача данных в разное время и на различных частотах, привлекателен тем, что существенно понижает требования, выставляемые к характеристикам дуплексного фильтра. Благодаря этому удается уменьшить стоимость терминальных устройств. Помимо того, появляется возможность для введения в действие парных частотных полос с незначительным дуплексным разносом. Получается, что сети мобильной связи LTE можно организовать почти при любом распределении частотного спектра.
Единственная проблема при разработке технологии радиодоступа, где предусматривается гибкое применение радиспектра, - сделать устройства связи совместимыми. С такой целью в технологии LTE реализована идентичная кадровая структура в случае использования частотных полос различной ширины и разных дуплексных режимов.
Многоантенная трансляция данных
Применение многоантенной трансляции в системах мобильной связи позволяет улучшить их технические характеристики, а также расширить их возможности в плане абонентского обслуживания. Покрытие сети LTE предполагает использование двух методов многоантенной передачи: разнесенной и многопоточной, в качестве частного случая которой выделяется формирование узкого радиолуча. Разнесенную информацию можно рассматривать в качестве способа выравнивания уровня сигнала, который идет с двух антенн, что позволяет устранить глубокие провалы в уровне сигналов, которые принимаются от каждой антенны в отдельности.
Можно подробнее рассмотреть сеть LTE: что это и как она использует все указанные режимы? Разнесенная передача тут базируется на методе пространственно-частотного кодирования блоков данных, которое дополнено разнесением по времени с частотным сдвигом при применении четырех антенн одновременно. Разнесенную передачу используют обычно на общих нисходящих каналах, где нельзя применять функцию диспетчеризации в зависимости от того, в каком состоянии находится При этом разнесенная передача может быть использована для пересылки пользовательских данных, к примеру, трафика VoIP. Из-за относительно низкой интенсивности подобного трафика нельзя оправдать дополнительные накладные расходы, которые связаны с функцией диспетчеризации, упомянутой ранее. Благодаря разнесенной передаче данных удается повысить радиус сот и емкость сети.
Многопоточная передача для одновременной пересылки ряда потоков информации по одному радиоканалу предполагает использование нескольких приемных и передающих антенн, находящихся в терминальном устройстве и базовой сетевой станции соответственно. Это существенно увеличивает максимальную скорость трансляции данных. К примеру, если терминальное устройство снабжено четырьмя антеннами и такое количество имеется на базовой станции, то вполне реальной является одновременная передача по одному радиоканалу до четырех потоков данных, что позволяет фактически сделать его пропускную способность вчетверо больше.
Если используется сеть с небольшой рабочей нагрузкой либо маленькими сотами, то благодаря многопоточной передаче удастся добиться достаточно высокой пропускной способности для радиоканалов, а также эффективно использовать радиоресурсы. Если имеются большие соты и нагрузка высокой степени интенсивности, то качество канала не позволит использовать передачу в режиме мультипотока. В таком случае качество сигнала можно повысить, если задействовать несколько передающих антенн, чтобы сформировать узкий луч для передачи данных в
Если рассматривать сеть LTE - что это дает ей для достижения большей эффективности - то тут стоит заключить, что для качественной работы при различных эксплуатационных условиях в этой технологии реализована адаптивная мультипотоковая передача, которая позволяет постоянно регулировать количество потоков, передаваемых одновременно, в соответствии с постоянно изменяющимся состоянием канала связи. При хорошем состоянии канала можно осуществлять одновременную передачу до четырех потоков данных, что позволяет достичь скорости передачи до 300 мегабит за секунду при ширине частотной полосы в 20 мегагерц.
Если состояние канала не является настолько благоприятным, то передача производится меньшим количеством потоков. В данной ситуации антенны могут использоваться для формирования узкой диаграммы направленности, повышая общее качество приема, что в итоге приводит к увеличению пропускной способности системы и расширению обслуживаемой зоны. Чтобы обеспечить обширные зоны радиопокрытия либо передачу данных на высокой скорости, можно осуществлять передачу одного потока данных с узком луче либо задействовать на общих каналах разнесенную трансляцию данных.
Механизм адаптация и диспетчеризации канала связи
Принцип работы LTE сетей предполагает, что под диспетчеризацией будет подразумеваться распределение между пользователями сетевых ресурсов для передачи данных. Тут предусматривается динамическая диспетчеризация в нисходящем и восходящем каналах. Сети LTE в России настроены на данный момент так, чтобы сбалансировать каналы связи и общую производительность всей системы.
Радиоинтерфейс LTE предполагает реализацию функции диспетчеризации в зависимости от того, в каком состоянии находится канал связи. С ее помощью обеспечивается передача данных на высоких скоростях, что достигается за счет применения модуляции высокого порядка, передачи дополнительных потоков информации, уменьшения степень кодирования каналов, а также снижения количества повторных трансляций. Для этого задействованы частотные и характеризующиеся относительно хорошими условиями связи. Получается, что передача любого конкретного объема данных производится за более короткий промежуток времени.
Сети LTE в России, как и в других странах, построены так, что трафик сервисов, которые заняты пересылкой пакетов с небольшой полезной нагрузкой спустя одинаковые временные промежутки, может вызывать необходимость в увеличении объемов трафика сигнализации, который требуется для динамической диспетчеризации. Он может даже превосходить объем информации, транслируемой пользователем. Именно поэтому существует такое понятие, как статическая диспетчеризация сети LTE. Что это, станет понятно, если сказать, что пользователю выделяется радиочастотный ресурс, предназначенный для передачи какого-то конкретного числа подкадров.
Благодаря механизмам адаптации удается «выжать все возможное» из канала с динамическим качеством связи. Он позволяет выбрать схему канального кодирования и модуляции в соответствии с тем, какими условиями связи характеризуются сети LTE. Что это, станет понятно, если сказать, что его работа влияет на скорость трансляции данных, а также на вероятность возникновения в канале каких-либо ошибок.
Мощность в восходящем канале и ее регулирование
Этот аспект касается управления уровнем мощности, излучаемой терминалами, чтобы увеличить емкость сети, повысить качество связи, сделать зону радиопокрытия больше, снизить потребление энергии. Чтобы достичь перечисленных целей механизмами регулирования мощности, стремятся к максимальному увеличению уровня полезного входящего сигнала с одновременным снижением радиопомех.
Сети LTE "Билайн" и других операторов предполагают, что сигналы в восходящем канале остаются ортогональными, то есть между пользователями одной соты не должно быть взаимных радиопомех, по крайней мере, это касается идеальных условий связи. Уровень помех, которые создаются пользователями соседних сот, зависит о того, где находится излучающий терминал, то есть от того, как затухает его сигнал на пути к соте. Сеть LTE "Мегафон" устроена точно так же. Правильно будет сказать так: чем ближе терминал находится к соседней соте, тем выше будет уровень помех, которые он в ней создает. Терминалы, которые находятся на более значительном расстоянии от соседней соты, способны передавать сигналы большей мощности в сравнении с терминалами, находящимися с ней в непосредственной близости.
Благодаря ортогональности сигналов, в восходящем канале можно мультиплексировать сигналы от терминалов разной мощности в одном канале на одной и той же соте. Это означает, что нет необходимости компенсировать всплески уровня сигнала, которые возникают из-за многолучевого распространения радиоволн, а можно использовать их с целью увеличения скорости трансляции данных с применением механизмов адаптации и диспетчеризации каналов связи.
Ретрансляции данных
Почти любая система связи, и LTE сети в Украине не являются исключением, время от времени допускает ошибки в процессе пересылки данных, к примеру, из-за замирания сигнала, помех или шумов. Защита от ошибок обеспечивается за счет методов повторной передачи утраченных или искаженных частей информации, предназначенных для гарантии обеспечения высокого качества связи. Радиоресурс используется намного рациональнее, если протокол ретрансляции данных организован эффективно. Чтобы максимально полно использовать радиоинтерфейс высокой скорости, технология LTE обладает динамически эффективной двухуровневой системой ретрансляции данных, которая реализует Hybrid ARQ. Он характеризуется небольшими накладными расходами, необходимыми для обеспечения обратной связи и повторной посылки данных, дополненный протоколом селективного повтора высокой степени надежности.
Протоколом HARQ предоставляется приемному устройству избыточная информация, дающая ему возможность корректировать какие-то конкретные ошибки. Ретрансляция по протоколу HARQ приводит к формированию дополнительной информационной избыточности, которая может потребоваться в том случае, когда для устранения ошибок оказалось недостаточно повторной передачи. Ретрансляция пакетов, которые не прошли исправление протоколом HARQ, производится с использованием протокола ARQ. LTE сети на iPhone работают в соответствии с вышеописанными принципами.
Это решение позволяет гарантировать минимальную задержку трансляции пакетов с малыми накладными расходами, а надежность связи при этом гарантируется. Протокол HARQ позволяет обнаружить и исправить большую часть ошибок, что приводит к достаточно редкому использованию протокола ARQ, так как это сопряжено с немалыми накладными расходами, а также с повышением времени задержки при трансляции пакетов.
Является конечным узлом, который поддерживает оба эти протокола, обеспечивая тесную связь уровней двух этих протоколов. В числе разнообразных преимуществ подобной архитектуры можно назвать высокую скорость устранения ошибок, которые остались после работы HARQ, а также регулируемый объем информации, передаваемой посредством использования протокола ARQ.
Радиоинтерфейс LTE обладает высокими рабочими характеристиками, благодаря его основным компонентам. Гибкость применения радиоспектра позволяет задействовать данный радиоинтерфейс при любом доступном ресурс частот. Технология LTE предусматривает ряд функций, которые обеспечивает эффективное применение стремительно изменяющихся условий связи. В зависимости от состояния канала, функция диспетчеризации выдает лучшие ресурсы пользователям. Применение многоантенных технологий приводит к уменьшению замирания сигнала, а с помощью механизмов адаптации канала можно задействовать методы кодирования и модуляции сигнала, гарантирующие в конкретных условиях оптимальное качество связи.
LTE включает в себя сеть радиодоступа (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN) и усовершенствованное пакетное ядро (Evolved Packet Core, EPC).
Сеть LTE построена как совокупность новых базовых станций eNB (Evolved NodeB или eNodeB), где соседние eNB соединены между собой интерфейсом Х2. eNB подключены к EPC посредством интерфейса S1. На рис.1 показано взаимодействие новых элементов в архитектуре сети: S-GW (Serving Gateway) – обслуживающих шлюзов, содержащих ПО управления по протоколу MM (MME – Mobility Management Entity).
Рис. 1. Упрощенная архитектура сети LTE
В сети радиодоступа радиоинтерфейс между UE и eNB осуществлен на основе технологии ортогонального частотного разнесения (O rthogonal F requency D ivision M ultiplexing, OFDMA). Работа EPC основана на технологии IP. Такую структуру относят к All-IP Network (AIPN).
Структура сети LTE приведена на рис. 2. Ядро сети EPC (Evolved Packet Core) состоит из обслуживающего шлюза S-GW (Serving Gateway), шлюза для выхода на пакетные сети P-GW (Packet Data Network Gateway), структуры управления по протоколу Mobility Management MME (Mobility Management Entity), связанной с S-GW и eNodeB сигнальными интерфейсами.
Рис. 2.
Функции eNodeB (Evolved NodeB )
eNodeB объединяет в себе функции базовых станций и контроллеров сетей 3-го поколения:
Обеспечивает передачу трафика и сигнализации по радиоканалу,
Управляет распределением радиоресурсов,
Обеспечивает сквозной канал трафика к S-GW,
Поддерживает синхронизацию передач и контролирует уровень помех в соте,
Обеспечивает шифрацию и целостность передачи по радиоканалу,
Выбирает MME и организует сигнальный обмен с ним,
Производит сжатие заголовков IP-пакетов,
Поддерживает услуги мультимедийного вещания,
При использовании структуры с усилителями мощности на антенной мачте организует управление антеннами по специальному интерфейсу Iuant.
Интерфейс S 1 , как показано на рис.2, поддерживает передачу данных с S-GW и сигнализации через ММЕ. Отметим, что eNB может иметь соединения с несколькими S-GW.
Интерфейсы X 2 используют для организации хэндоверов между соседними базовыми станциями, в том числе и при балансировке нагрузки между ними. При этом интерфейсы Х2 могут быть логическими, т.е. для их организации не обязательно реальное физическое соединение между eNB.
Функции обслуживающего шлюза S - GW :
Маршрутизация передаваемых пакетов данных,
Установка качественных показателей (Quality of Service, QoS) предоставляемых услуг,
Буферизация пакетов для UE, пребывающих в состоянии Idle Mode,
Предоставление учетных данных для тарификации и оплаты выполненных услуг.
S-GW является якорной структурой, обеспечивающей мобильность абонентов. Каждую работающую UE обслуживает определенный S-GW. Теоретически UE может быть связана с несколькими пакетными сетями; тогда ее будут обслуживать несколько серверов S-GW.
Функции P-GW (Packet Data Network Gateway )
Шлюз для выхода на пакетные сети P - GW организует точку доступа к внешним IP-сетям. Соответственно P-GW является якорным шлюзом для обеспечения трафика. Если абонент имеет статический IP-адрес, то P-GW его активизирует. В случае, если абонент должен получить на время сеанса связи динамический IP-адрес, P-GW запрашивает его с сервера DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) или сам выполняет необходимые функции DHCP, после чего обеспечивает доставку IP-адреса абоненту. В состав P-GW входит PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), который входит обеспечивает качественные характеристики услуг на внешнем соединении через интерфейс Sgi и фильтрацию пакетов данных. При обслуживании абонента в домашней сети функции P-GW и S-GW могут выполнять как два разных, так и одно устройство. Интерфейс S5 представляет собой туннельное соединение GPRS или Proxy Mobile Ipv6. Если P-GW и S-GW находятся в разных сетях (например, при обслуживании абонента в роуминге), то интерфейс S5 заменяют интерфейсом S8.
Функции MME (Mobility Management Entity )
Управляющий блок ММЕ прежде всего поддерживает выполнение процедур протокола Mobility Management: обеспечение безопасности работы в сети при подключении UE и выбор S-GW, P-GW. ММЕ связан с HSS своей сети посредством интерфейса S6a. Интерфейс S10, соединяющий различные ММЕ, позволяет обслуживать UE при перемещениях абонента, а также при его нахождении в роуминге.
Функции PCRF
Policy and Charging Resource Function (PCRF) по сути представляет собой управляющий сервер, обеспечивающий централизованное управление ресурсами сети, учет и тарификацию предоставляемых услуг. Как только появляется запрос на новое активное соединение, эта информация поступает на PCRF. Он оценивает имеющиеся в его распоряжении ресурсы сети и направляет в PCEF шлюза P-GW команды, устанавливающие требования к качеству услуг и к их тарификации.
LTE (от английского Long-Term Evolution - долговременное развитие) — стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных устройств (и не только), работающих с данными. Часто обозначается как LTE 4G.
LTE является развитием стандартов GSM/UMTS. Целью данного стандарта связи было увеличение пропускной способности и скорости с помощью метода цифровой обработки сигналов и модуляции, которые были разработаны еще в конце прошлого столетия. Беспроводной интерфейс LTE несовместим с 2G и 3G, а потому должен работать на отдельной частоте.
Где я могу услышать про LTE?
Про LTE вы можете узнать, например, в обзоре очередного смартфона, который поддерживает данный стандарт, или при покупке смартфона в магазине, где менеджер будет уверять вас в том, что вам однозначно нужно приобрести устройство с поддержкой LTE. Отчасти он будет прав, ведь при наличии LTE в смартфоне и поддержке технологии в вашем городе вы сможете передавать файлы на огромной скорости с помощью беспроводного интернета или, к примеру, смотреть фильмы в FHD-разрешении прямо в интернете, если, конечно, устройство поддерживает просмотр роликов в Full HD-разрешении.
Скорость LTE
Спецификация LTE такова, что обеспечивает скорость загрузки до 326,4 Мбит/с, а скорость отдачи может достигать 172,8 Мбит/с. Задержка в передаче данных составляет 5 миллисекунд.
Особенности технологии LTE
Радиус действия станции LTE зависит фактически от мощности излучения, при этом не ограничен в теории, а вот максимальная скорость передачи данных зависит от удаленности от станции и радиочастоты. Предел для скорости в 1 Мбит/сек составляет от 3,2 км (2600 МГц) до 19,7 км (450 МГц). В нашей стране многие операторы работают на частотах 2600 МГц, 1800 МГц и 800 МГц. В мире наиболее часто используется диапазон 1800 МГц.
LTE в России и в мире
Если верить различным источникам, то в зоне покрытия LTE на момент написания статьи находится более 50% всего населения России. В некоторых странах эта цифра на порядок выше. Например, внедрение LTE в Южной Корее достигает 97%, в Японии — 90%, а в Сингапуре — 84%.
Зона покрытия в России постоянно расширяется, так что стоит ожидать, что технология LTE в перспективе будет доступна едва ли не по всей стране.
Как подключиться к LTE?
В первую очередь абоненту нужно уточнить, поддерживает ли его оператор сотовой связи LTE. Если поддерживает, тогда понадобится смартфон с поддержкой данной технологии. После этого единственное, что нужно сделать абоненту, это просто подключиться к мобильному интернету и, по возможности, подключение будет производиться с помощью мобильной связи четвертого поколения (4G). Обращаем ваше внимание, что далеко не везде поддерживается LTE даже в пределах одного города. Например, зона покрытия может быть актуальна только для некоторых районов города.
В некоторых случаях необходимо заменить старую сим-карту на новую, если она не поддерживает новые технологии. Кроме того, если планируете использовать высокоскоростной интернет, лучше подключить безлимитный интернет, так как при такой высокой скорости трафик расходуется очень быстро и, что самое главное, почти незаметно для самого абонента.
Что такое LTE FDD и LTE TDD?
В 4G-сетях обмен данными с базовой станцией сотового оператора возможен двумя способами: при помощи частотного разделения и временного разделения . Первый способ обозначается как FDD - аббревиатура от F requency-d ivision d uplexing . Второй способ называется T ime-d ivision d uplexing , или TDD .
LTE FDD подразумевает наличие двух разных частотных диапазонов для приема и передачи данных. Например, в наиболее популярном стандарте LTE FDD (Band 7) прием данных производится на частоте 2620–2690 МГц, а передача - на частоте 2500–2570 МГц. Благодаря использованию отдельных частотных диапазонов, загрузка и отправка данных происходит параллельно и независимо друг от друга. Другими словами, ваше мобильное устройство (смартфон, модем) слушает и говорит одновременно.
В свою очередь, LTE TDD использует один и тот же частотный диапазон и для приема, и для передачи данных. Вместо разных частотных диапазонов, здесь используются временные интервалы: сначала ваше устройство передает данные базовой станции, а затем принимает. Поскольку отрезки (слоты) приема и отправки сменяют друг друга с высокой скоростью, абонентские устройства воспринимают передачу данных как непрерывную, хотя на самом деле она дискретная. Например, используемый в России стандарт LTE TDD (Band 38) задействует частотный диапазон 2570–2620 МГц.
Преимущества и недостатки LTE FDD (частотное разделение)
FDD - самый распространенный способ обмена данными в 4G-сетях. Количество сетей LTE FDD многократно превалирует над LTE TDD. Частотное разделение исторически зарекомендовало себя как надежный способ связи в 2G- и 3G-сетях, и активно внедрялось операторами сразу после появления 4G-спецификаций. К основным преимуществам LTE FDD следует отнести более высокую пропускную скорость , большую дальность действия и, как следствие, возможность сократить общее число базовых станций без потери в производительности или площади покрытия.
Недостатков, тем не менее, у технологии насчитывается немало:
- LTE FDD задействует в два раза более широкую полосу частот, чем LTE TDD. В результате оператору требуется приобрести лицензию на большее количество частот (для приема и передачи данных);
- Поскольку частоты на прием и передачу располагаются в непосредственной близости друг от друга, для их изоляции требуется промежуточная защитная полоса частот. Эта полоса частот не используется и тратится впустую;
- При проектировании устройств также требуется учитывать, что приемник и передатчик функционируют одновременно и могут влиять друг на друга. Установка дополнительных фильтров и дуплексеров, необходимых для изоляции восходящего и нисходящего каналов, также ведет к удорожанию оборудования;
- Поскольку прием и передача данных осуществляются на разных частотах, оператор не может гарантировать одинаковое качество сигнала в обоих каналах;
- На основе LTE FDD сложнее реализовать передовые технологии, такие как MIMO или «beamforming» (формирование направленного луча).
Преимущества и недостатки LTE TDD (временное разделение)
Принцип временного разделения внедряется в 4G-сетях медленно, и лишь небольшой процент операторов отдают предпочтение стандартам LTE TDD. Тем не менее, сама по себе технология является перспективной и обладает рядом важных преимуществ:
- Использование одного частотного диапазона для приема и передачи данных существенно сокращает необходимую полосу частот и позволяет использовать ее более эффективно;
- Базовые станции LTE TDD обходятся оператору дешевле, поскольку для них требуется более простое оборудование. Стоимость оборудования LTE TDD в целом ниже, чем LTE FDD;
- Принцип временного разделения позволяет эффективно перераспределять пропускную способность между каналами Uplink и Downlink, не меняя ширину выделенной частотной полосы.
В то же время принцип TDD имеет и ряд недостатков:
- Сети LTE TDD имеют более низкую пропускную способность, поскольку прием и передача происходят поочередно на одной частоте;
- Базовые станции LTE TDD имеют меньшую дальность действия. Как следствие, для покрытия определенной площади потребуется большее число базовых станций, чем при использовании LTE FDD;
- Для надежной работы LTE TDD требуется более строгая синхронизация времени и наличие защитных временных интервалов между приемом и передачей.
Какие стандарты LTE используются в России?
Подавляющее большинство 4G-сетей в России основаны на стандарте LTE FDD:
| Режим дуплекса | Band | Частоты на передачу (Uplink) | Частоты на прием (Downlink) |
| FDD | 3 | 1710–1785 МГц | 1805–1880 МГц |
| FDD | 7 | 2500–2570 МГц | 2620–2690 МГц |
| FDD | 20 | 832–862 МГц | 791–821 МГц |
| FDD | 31 | 452,5–457,5 МГц | 462,5–467,5 МГц |
Тем не менее, в Москве и Санкт-Петербурге операторы все чаще разворачивают станции LTE TDD Band 38. Наибольшую активность проявляют МТС и МегаФон. Встречается этот стандарт и в других городах России, обычно - в виде отдельных базовых станций, а не сплошного покрытия:
Встретить базовую станцию LTE Band 38 в России за пределами крупнейших городов - большая редкость. Несмотря на то, что лицензии на этот частотный диапазон уже давно были разыграны государством среди операторов, последние не спешат с массовым развертыванием сетей LTE TDD, вероятно, рассматривая этот стандарт как резерв на будущее.
Оборудование для усиления LTE
Для усиления сигнала 4G с частотным разделением (LTE FDD) существуют комплекты разной мощности и производительности. Если требуется повысить качество мобильного интернета на устройствах с поддержкой WiFi (смартфонах, планшетах), мы рекомендуем использовать комплект с пассивным принципом усиления - например, . В основе таких комплектов используется эффективная приемно-передающая антенна, подключаемая напрямую к 4G-модему.
В случае, если требуется повысить качество сигнала на сотовых устройствах без использования WiFi, следует приобрести комплект на основе активного усилителя - репитера. В большинстве случаев подойдет набор от отечественного завода Baltic Signal.
Разберёмся что такое LTE в смартфоне, и чем оно отличается от привычного 3G. Какие технологии передачи данных предлагают сети четвёртого поколения, и что это даст пользователям?
Что такое LTE
Многие смартфоны поддерживают LTE, но пока не всем пользователям известно, что это значит.
LTE (буквально с англ. Long-Term Evolution - долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE ) – стандарт связи для быстрой беспроводной передачи информации в любых объёмах. Разработан для смартфонов и других мобильных устройств, которым требуется высокоскоростное соединение с интернетом.
Стандарт является промежуточным этапом в переходе от 3G к 4G . Подключение к такой сети значительно увеличивает скорость передачи данных как загрузки, так и выгрузки. Но несмотря на это, он не дотягивает до технических характеристик, принятых для очередного четвёртого поколения связи.
Технология передачи данных
Сеть нового поколения предоставляет возможность соединения на скорости до 100 Мбит/сек (теоретически максимальная скорость). В реальности она на порядок ниже , все равно технология значительно опережает предыдущий стандарт. В основе лежит пакетная передача данных MIMO, и система кодирования OFDM. Благодаря распределению передающих антенн корреляционная зависимость полностью исключена. В разных странах связь работает на различных диапазонах. Даже разные операторы связи внутри страны нередко используют различные частотные диапазоны.
Сравнение с 3G
Если сравнить два последних поколения сети, действующее и только развивающееся, то получатся следующие выводы:
Все это несомненные превосходства новой сети. Но есть и недостатки, 3G за время своего существования может похвастаться обширной зоной покрытия. LTE сегодня присутствует только в ряде крупных городов страны.
LTE и 4G
Оба стандарта относятся к одному поколению, они имеют ряд отличий. Эти технологии нельзя считать одним и тем же.
В чём разница, у LTE по сравнению с 4G:
- более низкая скорость выгрузки данных;
- низкая пропускная способность (ЛТЕ – 150 Мб/с, 4G – до 1 Гб.);
- ниже скорость приёма.
Плюсы использования в телефонах и планшетах
Какие преимущества для пользователей несёт внедрение новых стандартов связи?
LTE в телефоне:
- просмотр видео в высоком качестве без задержек;
- использование видеосвязь для звонков и для видеоконференций;
- эффективное использование в качестве роутера для раздачи WiFi.
Увеличение скорости передачи данных способствует расширению услуг и снижению их стоимости.
Какие операторы предоставляют в России
Все ведущие компании предоставляют абонентам такую возможность. Также операторы снабжают пользователей модемами и карманными роутерами, для доступа в сеть.
- Мегафон имеет широкую зону покрытия, но более высокую стоимость услуг в отличие от конкурентов. Предлагает до 40 Гб ежемесячно, для доступа к интернету через LTE подключается отдельная опция.
- МТС имеет меньшую зону покрытия. Абонентская плата за услуги связи ниже чем у предыдущего конкурента, а объёмы ограничиваются 25 Гб.
- Билайн предоставляет специальную сим-карту с поддержкой LTE. Стоит отметить, что зона покрытия этого оператора шире, чем у МТС.
- Теле2 также внедряет LTE. Но пока доступ есть только в крупных городах.
Как подключиться к LTE
Если смартфон поддерживает LTE, то для подключения достаточно иметь правильно настроенную точку доступа. Как только гаджет окажется в зоне покрытия 4G, он автоматически переключится на высокоскоростную сеть.