Как на самом деле работает LTE. Сети LTE - что это? Режим, структура и принцип работы сети LTE

Сегодня российские сотовые операторы активно расширяют зону покрытия сетей четвёртого поколения. LTE - термин, используемый для обозначения сетей, пропускная способность которых составляет не менее 10 Мбит/с. 4G-сети являются новым стандартом связи, который характеризуется, в первую очередь, быстротой соединения и высоким качеством голосовых звонков.

Список LTE-частот, на которых работают российские сотовые операторы

4G-сети каждого отечественного оператора располагаются в определённом частотном диапазоне. Представленная таблица содержит сведения о ЛТЕ бендах (от англ. Band), которые поддерживаются в нашей стране:

Наименование бенда	Частота
Band 3	1800-1880 МГц
Band 7	2620-2690 МГц
Band 20	790-820 МГц
Band 31	450 МГц
Band 38	2570-2620 МГц

Стандарт LTE не совместим с сетями второго и третьего поколений, поэтому для него были выделены особые каналы передачи данных. Band - это частотные полосы любой LTE-сети. Номер бенда обозначает период начала использования данного диапазона в мире (сейчас существует 44 диапазона).

Представленные в таблице бенды используются каждым сотовым оператором. Необходимо отметить, что данные частотные диапазоны постоянно расширяются, что позволяют провайдерам обеспечить интернет-соединением большее количество пользователей. В некоторых случаях операторы объединяются для строительства сотовых вышек: подобное соглашение заключили в 2016 году Beeline и Megafon. Другим примером сотрудничества стал договор между Билайн и MTS, в соответствии с которым операторы используют общие частоты на территории некоторых субъектов РФ.

Приобретение бендовых частот происходит путём открытых торгов, на которых провайдеры покупают право транслировать свой сигнал по определённым каналам. МТС, к примеру, потратил 4 миллиарда рублей на диапазон 2500 МГц, распространённый во всей Российской Федерации кроме Московской области и Крыма. Tele2 первым запустил 4G в Калининградской области и ряде других субъектов нашей страны на частоте 450 МГц.

Теперь вы можете ознакомиться с таблицей, в которой представлены актуальные характеристики сетей четвёртого поколения в Российской Федерации.

Оператор	Дуплекс	Полоса
Yota	2500-2530 / 2620-2650	FDD	Band 7
Megafon	2530-2540 / 2650-2660	FDD	Band 7
Megafon	2575-2595	TDD	Band 38
MTS	2540-2550 / 2660-2670	FDD	Band 7
MTS	2595-2615	TDD	Band 38
Beeline	2550-2560 / 2670-2680	FDD	Band 7
Tele2	2560-2570 / 2680-2690	FDD	Band 7
MTS	1710-1785 / 1805-1880	FDD	Band 3
Tele2	832-839.5 / 791-798.5	FDD	Band 20
MTS	839.5-847 / 798.5-806	FDD	Band 20
Megafon	847-854.5 / 806-813.5	FDD	Band 20
Beeline	854.5-862 / 813.5-821	FDD	Band 20

Помимо пяти федеральных операторов, также существуют и региональные, каждый из которых имеет собственную частотную сеть.

Верхние и нижние частоты

С финансовой точки зрения, развитие LTE-сетей на нижних частотах (менее 2000 МГц) наиболее выгодно для операторов. Такие частоты лучше проникают в здания, но не способны обеспечить скоростным подключением территории с высокой плотностью населения. Функции верхних частот противоположны функциям нижних, поэтому оптимальным вариантом качественного соединения является комбинация обоих частотных каналов, позволяющая избавиться от «теневых» участков на больших пространствах. Также в мегаполисах существует тенденция устанавливать на крышах офисных зданий специальные приборы, способствующие распространению скоростной сети внутри помещений.

Основные режимы LTE

LTE-стандарт разделяется на два вида: TDD и FDD. Первый подразумевает временное (от англ. Time) разделение сигнала, а второй - частотное (от англ. Frequency). FDD является более удобным режимом связи, так как, с точки зрения повседневного использования, работает стабильнее.

Разница между данными понятиями заключается в способе загрузки и выгрузки данных. Благодаря FDD происходит параллельная обработка входящего и исходящего интернет-трафика. Представьте, что пользователь смотрит видео на YouTube и одновременно с этим отправляет в облачное хранилище целый альбом фотографий. Просмотр видео будет считаться download-операцией, а отправка фото - upload, и в FDD-режиме гаджет распределяет обе операции по разным частотным каналам. Например, LTE от российского Мегафона работает на частоте 17 МГц, 11 из которых могут использоваться для загрузки контента, а остальные 6 - для выгрузки.

Раздельная обработка трафиков увеличивает стабильность скорости каждого отдельного процесса, обеспечивая тем самым более качественное соединение.

TDD обрабатывает трафики последовательно. Иными словами, по тем же 17 МГц будет осуществляться и загрузка, и выгрузка данных - но уже без разделения, а поочередно в одном канале. Недостатком такого режима являются возможные «скачки» скорости.

В настоящее время российские сотовые операторы стремятся комбинировать работу TDD- и FDD-станций. Объединяя режимы в одну сеть, провайдеры увеличивают общую скорость подключения.

Технология LTE-advanced (4G+)

LTE-advanced представляет собой «продвинутую» 4G-сеть и обозначается российскими операторами 4G+. Хотя такое название подчёркивает увеличение скорости нового стандарта, оно не является верным, так как LTE-A по своим реальным показателям является обычным 4G. То, что называется в России 4G, значительно уступает номинальным стандартам сетей четвёртого поколения.

Преимущество advanced-стандарта заключается в суммировании всех частот, принадлежащих сотовому оператору, что снижает коэффициент «проседания» в канале передачи данных. Благодаря слиянию нескольких диапазонов band 7 в один Megafon сумел увеличить теоретическую скорость соединения до 300 Мбит/с. Если же к частотам band 7 прибавить частоты band 3, то быстрота передачи данных составит 450 Мбит/с (40 МГц + 20 МГц = 300 Мбит/с + 150 Мбит/с). К сожалению, реальная пропускная способность advanced-каналов ниже заявленной и соответствует лишь номинальным стандартам 4G.

Использовать различные частотные каналы может любой сотовый оператор, обладающий соответствующей лицензией и необходимым оборудованием. Сейчас наблюдается тенденция расширения пропускной способности каналов, объемы которой как раз зависят диапазона частот. Также стоит отметить, что для поддержки LTE-A устройство пользователя должно обладать специальными техническими характеристиками.

Скорость 4G

Стоит понимать, что реальная скорость соединения почти всегда отличается от номинальной. В теории не учитываются такие факторы, как ландшафт, удаленность сотовых станций или пребывание пользователя в здании, - подобные условия создают помехи подключению и значительно снижают его качество.

Быстрота передачи данных также зависит от загруженности оператора: чем больше пользователей имеют доступ к сетям четвёртого поколения, тем ниже показатели скоростных качеств. в беспроводных сетях определяется шириной диапазона частот, а также реализацией дуплекса связи. Данные характеристики зависят от оператора. Хотя некоторые провайдеры гарантируют показатели в 300 Мбит/с, в среднем реальная скорость составляет всего 75 Мбит/с (Tele2, MTS и Билайн).

Уже упомянутый тандем Beeline и Megafon недавно начал переход к стандарту LTE-advanced, который позволил увеличить скорость до 160 Мбит/с в некоторых точках покрытия. Сейчас такой стандарт представлен в Москве и Санкт-Петербурге, но регионам его ждать придётся долго: тотальное распространение 4G+ по всей территории России сейчас невозможно по двум причинам. Первая заключается в стоимости требуемого оборудования, а вторая (вытекает из предыдущей) - в том, что при увеличении зоны покрытия будет расти нагрузка на уже имеющиеся сотовые вышки, то есть средний показатель скорости будет только уменьшаться.

Так как быстрота соединения зависит от ширины частотного диапазона, можно сказать, что сегодня в наиболее выгодном положении находится Мегафон, который после поглощения Yota к собственным частотам добавил каналы приобретённой компании. Теоретически сеть Megafon может работать на канале в 40 МГц и разгоняться в режиме FDD до 300 Мбит/с, но, так как часть канала отдаётся абонентам дочерней Йоты, реальная скорость составляет примерно 100 Мбит/с.

Если сравнивать сети третьего и четвёртого поколений, то у последних скорость в несколько раз больше: средние 80 Мбит/с против максимальных 3 Мбит/с. HSPA+ смогла разогнать 3G до 45 Мбит/с, но данные показатели все равно отстают от 4G.

Дальнейшее развитие LTE

Несмотря на запуск тестирования сетей пятого поколения в мире, некоторые регионы Российской Федерации до сих не поддерживают даже 3G. В связи с данным обстоятельством стоит прогнозировать, в первую очередь, повсеместное развитие технологии LTE. Также сети четвёртого поколения представляют собой безальтернативный на территории ряда субъектов России способ доступа к Глобальной паутине, что стимулирует отечественных сотовых операторов развивать именно стандарт 4G.

В некоторых случаях проводное подключение является просто невозможным, что способствует распространению беспроводных технологий: возможности сотовых станций можно расширить благодаря специальным антеннам-ретрансляторам сигнала. Пользователь может самостоятельно приобрести такую антенну. Важно учитывать, что каждый ретранслятор работает только с определёнными частотами и режимом (FDD или TDD).

Технологии развиваются слишком быстро, чтобы за всем уследить. Достаточно на год ослабить свое внимание к рынку технологических новинок и уже ничего непонятно насчет LTE, что это такое в телефоне и почему это постоянно обсуждают? Но если не вдаваться в технические подробности, разобраться в этом вопросе совсем несложно, надо лишь вникнуть.

Почему важна скорость передачи данных?

Передача данных всегда были приоритетной задачей человечества:

• От поколения к поколению. Это позволяло сохранить как можно больше полезной информации для последующих поколений, продвинуть научно-технический прогресс.
• На огромные расстояния. Когда-то месяцы и даже годы уходили на то, чтобы передать известие за тысячу километров. Сегодня это можно сделать за одну секунду.
• Между людьми и крупными организациями. Недопонимание часто приводило к катастрофическим последствиям.
• Для проведения научных экспериментов и разработки чего-то принципиально нового. Сейчас люди оперируют слишком массивными блоками информации.

Во многом будущее человечества зависит именно от возможности делиться информацией. Чем больше данных будет в свободном доступе, и чем проще можно будет передавать их от человека к человеку, тем быстрее будет развиваться прогресс. Исчезнут многие препятствия, которые все еще сковывают науку, можно будет не ждать публикаций и интересных результатов месяцами, как это происходило в прошлом.

Что такое LTE в смартфоне?

Высокие стандарты в плане передачи данных устанавливаются и для обычных пользователей мобильных устройств:

1. В 2010 начали полноценное введение формата 3G, который предусматривает пропускную способность в 100 Мбит.
2. Сегодня в большинстве крупных городов нашей страны этот формат активно используется операторами мобильной связи.
3. На деле скорость очень редко когда доходит до заветных 100, чаще ограничиваясь 8-16 Мбит в секунду.
4. Относительно недавно были разработаны новые стандарты, получившие название 4G, предусматривающие увеличение пропускной способности в 10 раз, по сравнению с предыдущим форматом.
5. Чтобы постепенно перейти на 4G, было решено начать с плавного перехода к LTE формату. На деле, этот вариант способен обеспечить не чисто теоретические, а вполне реальные 100 Mbit .

Чтобы соответствовать стандартам, производители мобильных устройств начали включать в свои устройства поддержку LTE формата. Фактически, это очередная ступень между 3G и 4G, которая призвана снизить нагрузку на беспроводные сети и позволить шагнуть в будущее.

Такой вид беспроводной передачи данных в ближайшие несколько лет должен стать основным форматом для любого смартфона или планшета.

Чем отличается 4G от LTE?

С точки зрения маркетинга, очень выгодно приравнивать LTE к 4 G . Ведь насчет четвертого поколения связи уже многие наслышаны. Все действительно ожидают передачи со скоростью 1 Гбит в секунду. Но в ближайшие годы о такой скорости можно даже не мечтать, особенно в небольших городах на периферии. А вот с LTE начнут «контактировать» раньше, но формату необходимо заручиться хоть какой-то рекламной поддержкой.

На деле, надежды могут разбиться о суровую реальность:

• LTE не может полноценно считаться 4G-форматом.
• Он не соответствует всем стандартам четвертого поколения.
• На деле, в большинстве регионов скорость ограничится 100 Mbps, что раз в 10 ниже первоначальных ожиданий.
• Пропускная способность формата LTE растет с каждым днем, в то время как 4G существует лишь в теории и на бумаге.
• Несовершенство технической инфраструктуры не позволяет сразу и массово перейти к четвертому поколению, приходится пользоваться предшественниками. Одним из них и является LTE.

FDD LTE - что это такое?

В плане кодирования потоков , существует два формата LTE, наиболее совершенный из них - FDD. Дело в том, что подключаясь к сети, нас интересует не только скорость скачивания, но и скорость отдачи материала:

• Скачивая какой-то файл или смотря ролик, мы используем один из двух потоков - Download.
• Загружая данные на сервер, делясь информацией и давая доступ к своему устройству, мы используем другой поток - Upload.

Для рядового пользователя отдача не имеет практически никакой ценности, но все зависит от поставленных перед собой задач. В любом случае, два потока входящей и исходящей информации должны каким-то образом кодироваться, чтобы «не перекрещиваться» и «не мешать» друг другу. В FDD формате этот вопрос решается использованием различных частот , это позволяет сэкономить время и мощность.

При использовании TDD делят данные уже во времени. Именно для скоростного интернета это не самый лучший вариант, как уже можно было догадаться. Сейчас разрабатывается третий формат, способный одновременно разделять и по времени, и по частотности. Теоретически, такой подход должен сэкономить еще больше времени, сохраняя максимальную мощность.

Как правильно подобрать скорость мобильного интернета?

Во всех цифрах и аббревиатурах слишком просто запутаться. В конечном счете, их разрабатывали инженеры, для внутреннего пользования. Каждому владельцу смартфона не обязательно вбивать в голову цифры, понятия и другие данные. Достаточно:

1. Определиться с целями, для которых будет использоваться мобильное устройство.
2. Протестировать скорость при помощи точки и определить, какая скорость необходима для заданных целей.
3. Выбрать у оператора тарифный план, с подходящими «циферками».
4. Не переплачивать за «лишнюю» пропускную способность, которая никогда так и не понадобится.

Всегда приятно читать о развитии беспроводной передачи данных и задумываться о перспективах. Но для нормальной скорости необходима полноценная инфраструктура, в этом плане не все операторы могут похвастаться наличием необходимого оборудования в должном количестве.

Зачем нужно LTE?

Сейчас в почти каждой новой модели телефона будет поддерживаться LTE:

• Это формат передачи данных, беспроводной передачи.
• Он является переходной ступенькой между 3G и 4G.
• Теоретически новый вид должен обеспечить 100 Mbps.
• Формат абсолютно безвреден для здоровья, в плане излучения и всего такого.

По большому счету, это новый стандарт скорости , достижения которого будут добиваться путем усовершенствования самих мобильных устройств и модернизации самих сетей. Если с производителями смартфонов все понятно, они не поскупятся на новые технологии, то вот с инфраструктурой в некоторых регионах могут возникнуть проблемы. Но пока что об этом говорить еще слишком рано.

На рынке LTE пробудет всего пару лет, на смену ему придет 4G. Ну, это при самых оптимистичных раскладах. На деле же мы знаем, что нет ничего более постоянного, чем «на пару лет».

Настоящим шагом вперед является LTE, что это такое в телефоне сейчас знает почти каждый любитель мобильного интернета. Приятно то, что от теории внедрения высоких стандартов мы перешли к практике.

Видео о технологии LTE

В этом ролике Антон в рамках программы «База знаний» расскажет, что такое LTE? Для чего оно нужно в телефоне и чет отличается от 3G:

Эпоха скоростного интернета уже наступила. Однако многие до сих пор не понимают принципиальной разницы между 3G и 4G интернетом и шумихи, вызванной активным развитием LTE сетей на территории России. Что такое 4G вообще и чем он отличается от предыдущей версии связи? Читайте в этой статье.

Не так давно популярная и продвинутая 3G форма интернет-связи стала именоваться не иначе как «сеть предыдущего поколения». Виновником этому выступил новый формат соединения – сеть 4G. Это не означает, что 3G морально устарело, просто появилась более совершенная интернет-инфраструктура.

3G, несомненно, было в своём роде культовым явлением. Именно благодаря появлению 3G смартфонов и планшетников пользователи получили возможность разговаривать друг с другом по видео-конференц связи, загружать видео в HD, слушать музыку онлайн. Появление «облачных сервисов», столь популярных на западе, было бы просто немыслимо без мобильных сетей третьего поколения.

Дело в том, что соединение 3G использует для передачи данных комбинацию пакетной коммутации и коммутационных каналов связи. LTE сети, в свою очередь, применяют только пакетную обработку данных. Добиться десятикратного качественного скачка удалось с помощью LTE сетей.

4G — это означает совершенно новые требования к качеству сигнала связи и его стабильности. Потенциал 4G LTE сетей теоретически способен обеспечивать скорость до 1 Гб/секунду для статичных объектов и 100 Мбит/секунду для движущихся

Скоростной интернет на скорости и другие преимущества 4G над сетями предыдущего поколения

1). Пожалуй, самым очевидным преимуществом являются доступные пользователю скорости. Известно, что 4G LTE соединение может достигать скорости в 100 Мбит/секунду, однако, на практике, это не совсем так. Результат в 100 Мбит/секунду является «лабораторным». Это означает, что учитываются результаты «чистого» тестирования, при которых нет негативных факторов, снижающих скорость соединения. Таких, как:

• особенности ландшафта;
• толстые бетонные стены;
• помехи в виде линий электропередач, высотных зданий, лесов и насаждений;
• перегруженность сети;
• и другие.

Даже в тестовом режиме запуска (исключается пользовательская перегрузка) скорость отечественных LTE равняется 70-80 Мбит/секунду. В рабочем состоянии 4G LTE сеть выдаёт 25-50 Мбит/секунду, и 3-10 Мбит/секунду при наличии не слишком серьёзных помех и достаточно большой пользовательской нагрузке.

Естественно, в сравнении с 3G сетями, соединение 4G показывает скорость десятикратно(!) превышающую возможности предыдущего поколения. Делают это возможным новые стандарты соединения WiMax и LTE. В то время как предыдущие стандарты WCDMA и UMTS способны были обеспечить скорость лишь до 2,4 Мбит/с.

2). Поддержка скорости соединения 4G на скорости, простите за каламбур. Это значит, что появляется возможность работать с 4G на высокой скорости передвижения. Новая технология позволяет значительно сократить скоростные потери при быстром передвижении приёмника. Возможность пользоваться 3G при быстром передвижении абонента была и ранее, однако потери в соединение уменьшали фактическую скорость трафика приблизительно в 10(!) раз, по сравнению со статичным положением. Благодаря LTE сети у абонентов появилась возможность подгружать видео онлайн в движущемся поезде или в автомобиле на трассе.

3). Ещё одним преимуществом является «бесшовный» переход с 4G на 3G и 2G. Там, где у устройства нет возможности использовать сеть четвёртого поколения, он автоматически перейдёт на доступные сети. «Бесшовный» значит, что данный переход не будет сопровождаться прерыванием загрузок и перебоями в связи.

Отечественный рынок 4G интернета

На данный момент в России LTE сети имеются у трёх главных операторов «Билайн», «МегаФон» и «МТС». Так называемая «большая мобильная тройка» активно занимается расширением зоны покрытия 4G LTE. Больше всех в этом направлении преуспел «МегаФон», который, к слову сказать, первым среди российских операторов начал продвигать 4G технологию интернета.

По данным на конец 2013 года в LTE сети «МегаФон» «поймано» 38 регионов страны. Воспользоваться им может 1/3 населения России. В список «LTE городов» попали 10 городов с населением более миллиона и 12 городов с населением, превосходящим 500 тысяч жителей.

Для абонентов «МТС» 4G интернет доступ в столичном регионе и ещё восьми субъектах. Среди них оказались Тамбовская, Ростовская, Калужская, Псковская и Амурская области, Забайкальский край, Республика Удмуртия и Республика Северная Осетия.

В LTE-сети интернета «Билайн» находятся пока только три региона.

Тем не менее, нужно отметить, что при внедрении 4G интернета имеются определенные проблемы, связанные с обширной географией России, сложными ландшафтами удаленных регионов и неразвитостью инфраструктуры (в том числе и инфраструктуры связи).

Некоторые операторы не спешат идти в регионы во многом по тому, что сроки окупаемости у данных проектов достаточно длительны. Но это совершенно не значит, что жители отдаленных городов останутся без LTE сетей и высокоскоростного интернета. Вся «большая тройка» планирует серьёзно увеличить свою зону покрытия к кону 2015 года.

Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены для мобильного интернета. Соответственно, в наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей населения вкладывать огромные деньги в модернизацию своих сетей до 3G (UMTS), а теперь уже и до 4G (LTE). Само собой, данные капиталовложения сотовые компании щедро заимствуют из наших с вами карманов, однако их работа тоже при этом весьма не легка.

Сейчас, когда внедрение сетей третьего поколения еще до конца в России не закончено, операторы уже приступили к работе над сетями следующего поколения - 4G или LTE.

На фото первая базовая станция LTE от Yota в Сочи:

Сам термин LTE расшифровывается как Long Term Evolution и в переводе на русский означает «долгосрочная эволюция». Длительное время на роль связи 4G претендовал стандарт WiMAX, однако впоследствии был отодвинут на задний план как менее востребованный вариант быстрого беспроводного интернета.

LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи и работает на базе IP-технологий. Основное отличие LTE от предшественников - высокая скорость передачи данных. Теоретически она составляет до 326,4 Мбит/с на прием (download) и 172,8 Мбит/с на передачу (upload) информации. При этом в международном стандарте указаны цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Данный стандарт связи четвертого поколения разработало и утвердило Международное партнерское объединение 3GPP.

Система кодирования последнего поколения - OFDM

Давайте разберемся, в чем же состоит главная особенность стандарта LTE. Так же как и в сетях 3G главным звеном в LTE можно назвать технологию кодирования и передачи данных OFDM-MIMO.

OFDM расшифровывается как Orthogonal Frequency-division Multiplexing и по-русски означает ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Это цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг от друга ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению "Быстрого преобразования Фурье".

Данная технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к вашему мобильному телефону. Что же касается обратного пути сигнала, т.е. уже от телефонного аппарата к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и в переводе означает мультиплексирование на одной несущей. Смысл ее в том, что при сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Для того чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.

Именно это устройство создало некоторые сложности с получением лицензии на территории России под сети LTE. И, тем не менее, как обычно бывает в нашей стране, несмотря на искусственно созданные сложности, Минкомсвязи России признал перспективным направлением развития сотовых сетей именно стандарт LTE. Однако при проведении тендера на распределение часто 2,3 - 2,4 ГГц в 40 регионах Российской Федерации методом радиодоступа была указана лишь технология OFDMA, что исключает, непосредственно, LTE, т.к. в последнем случае кроме OFDMA необходимо еще и SC-FDMA. Из этого в очередной раз следует полная некомпетентность российских чиновников в тех вопросах, которыми они занимаются.

MIMO - Multiple Input Multiple Output - представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.

Положение LTE в эфире

На данный момент под сети 4G уже зарезервированы диапазоны частот. Наиболее приоритетными принято считать частоты в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером является Китай со своим сотовым оператором China Mobile, уже выделившим нужный частотный диапазон и проводящий тестовое вещание. С учетом огромного объема местного потребления сотовой связи использование данной частоты обречено на успех и преобладание в Китае.

Другой перспективный диапазон частот - 2,5 ГГц применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая - доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получат возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых дорогих лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.

В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex - дуплексный канал с временным разделением), так и частотного - FDD (Frequency Division Duplex - дуплексный канал с частотным разделением). Например, сеть LTE, строящаяся в Китае, стандарта TD-LTE.

Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции.

Другое позитивное отличие LTE - большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE будут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.

Структура сетей четвертого поколения

Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом:

Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое.

К примеру, в соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегрируются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет.

Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN - Radio Access Network - выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемо-передающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть - Mesh Network - и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC - Radio Network Controller.

К тому же взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME - Mobility Management Entity - и сервисными шлюзами S-GW - Serving Gateway - осуществляется путем «многих со многими», что позволяет получить большую скорость связи с небольшими задержками.

Технология LTE против WiMAX

Наверняка многим из вас стало интересно, почему будущее именно за LTE? Ведь буквально год-два назад все считали стандартом 4G технологию WiMAX, хорошо известную такими провайдерами широкополосного беспроводного интернета, как Yota и Комстар.

В действительности стандарты LTE и WiMAX достаточно близки между собой. Они оба используют технологию кодирования OFDM и систему передачи данных MIMO. И в том, и в другом стандарте применяются FDD и TDD-дуплекирование при пропускной способности канала до 20 МГц. И обе из систем связи используют в роли своего протокола IP. Соответственно, обе технологии в реальности одинаково хорошо применяют свой частотный диапазон и обеспечивают сравнимую скорость передачи данных интернет-доступа. Но, конечно, есть у них и кое-какие отличия.

Одним из таких отличий является гораздо более простая инфраструктура сети WiMAX, а, следовательно, и более надежная технически. Данная простота стандарта обеспечивается его предназначением исключительно для передачи данных. С другой стороны, «сложности» LTE нужны для обеспечения ее совместимости со стандартами предыдущих поколений - GSM и 3G. И данная совместимость нам с вами, безусловно, потребуется.

Существуют и другие детали в различии между LTE и WiMAX. Например, диспетчеризация радиочастотных ресурсов. В WiMAX она производится по технологии Frequency Diversity Scheduling, согласно которой поднесущие, предоставляемые абоненту, распределяются по всему спектру канала. Это необходимо для рандомизации и усреднения влияния частотно-селективных замираний на широкополосный канал.

В сетях LTE применена другая технология устранения частотно-селективных замираний. Она называется частотно-селективной диспетчеризацией ресурсов - Frequency Selective Scheduling. При этом для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей создаются индикаторы качества канала CQI - Channel Quality Indicator.

Еще одним очень важным моментом, связанным с планированием сетей связи массового использования - коэффициент переиспользования частот. Его роль - показывать эффективность использования доступной полосы радиочастот для каждой базовой станции в отдельности.

Базовая структура переиспользования частотного диапазона WiMAX состоит из 3-х частотных каналов. При использовании трехсекторной конфигурации сайтов (базовых станций определенного частотного диапазона), в каждом из секторов реализован один из 3-х частотных каналов. При этом коэффициент переиспользования частот равняется 3-м. Иными словами, в каждой из точек пространства имеется лишь треть радиочастотного диапазона.

Работа сотовой сети LTE (4G) производится с коэффициентом переиспользования частот равном 1. То есть, получается, что все базовые станции LTE работают на одной несущей. Внутрисистемные помехи в подобной системе сводятся к минимуму благодаря частотно-селективной диспетчеризации, гибкому частотному плану и координации помех между отдельными сотами. Абонентам в центре каждой соты могут даваться ресурсы из всей полосы свободного канала, а пользователям на краях сот предоставляются частоты только из определенных поддиапазонов.

Перечисленные выше особенности сетей LTE и WiMAX оказывают большое влияние на одну из их главных характеристик - степень радиопокрытия. Отталкиваясь от данного параметра определяется необходимое количество базовых станций для качественного покрытия конкретной территории. Соответственно, он напрямую влияет и на конечную стоимость строительства сетей LTE.

Согласно расчетом, сеть LTE способна обеспечить лучшую зону покрытия при одинаковом числе базовых станций, что является несомненным плюсом для всех операторов сотовой связи.

Технология LTE – что это такое? В современном мире инновационных технологий беспроводной связи наблюдается стремительное развитие. Многие уже наверняка слышали о технологии LTE, но не каждый понимает, что это такое, и зачем оно вообще нужно.

Благодаря огромному количеству всевозможных планшетных ПК, смартфонов и ноутбуков, которые имеются на отечественном рынке, пользователи все больше и чаще нуждаются в высокоскоростном беспроводном интернет соединении. А, как известно – спрос рождает предложение. Вот и здесь, мобильные операторы, учитывая огромный спрос, просто вынуждены предоставить своим абонентам более качественное и скоростное соединение.

Именно по этой причине в современные сети мобильной связи активно внедряются новые технологии, наиболее перспективной из которых является именно технология LTE. Сегодня мы наблюдаем постепенный переход от 3G к четвертому поколению связи, и именно технология LTE позволяет сделать это плавно и незаметно для пользователей. Это объясняется тем, что реализация LTE возможна в разных частотных диапазонах.

1. Что означает LTE?

Ответ на вопрос, что значит LTE - Long Term Evolution, что в переводе на русский язык означает – длительная эволюция. Изначально в качестве четвертого поколения мобильной связи планировалось использовать технологию WiMAX, но в силу множества факторов, свидетельствующих в пользу LTE, WiMAX все же был отодвинут на второй план.

LTE – это уникальная технология построения сети мобильной связи, которая относится к четвертому поколению связи. Построена эта технология на базе IP-технологий, а это означает, технология обладает повышенной скоростью передачи информации. Стандарт LTE был разработан и утвержден международным партнерским объединением 3GPP.

Некоторые считают, что технология LTE это простое усовершенствование третьего поколения связи, однако это мнение ошибочно. На самом деле LTE – это более глубокое и значительное изменение. Это переход от систем стандарта CDMA (WCDMA) к системам OFDMA. Помимо этого технология LTE знаменует переход от системы, которая использует коммутацию каналов, к системе, использующей коммутацию пакетов (е2е IP).

Что такое стандарт LTE? Это новая система связи, которая внедряется в имеющиеся сети, и обеспечивающая более высокие скорости интернет соединений.

2. Цели разработки стандарта LTE

В первую очередь стандарт связи LTE был разработан для достижения следующих целей:

• Снижение стоимости передачи информации по беспроводной сети;
• Существенное повышение скорости передачи данных;
• Расширение спектра предоставляемых услуг и снижение их стоимости;
• Увеличение гибкости применения уже имеющихся систем мобильной связи.

Главной целью разработки стандарта LTE является увеличение скорости передачи данных по беспроводным сетям. Все остальные цели автоматически будут достигнуты при достижении первой. Интеграция технологии LTE предоставляет возможность создания высокоскоростных систем мобильной связи, которые будут оптимизированы именно для пакетной передачи дынных. При этом скорость в канале приема (download), теоритически, составляет 326 Мбит/с, а в канале отдачи (upload) – 75 Мбит/с.

Однако учитывая тот факт, что технология еще находится в стадии доработки и только начала внедряться в действующие сети фактическая скорость передачи данных немного разниться с теоритической и в идеальных условиях составляет 100 Мбит/с при приеме сигнала и 50 Мбит/с при отдаче. Стоит отметить, что на сегодняшний день даже такие показатели достигаются далеко не везде. Хотя в любом случае скорость передачи данных в сети LTE значительно выше, нежели в 3G.

3. Поддержка голосовой связи в сети LTE

Как говорилось выше, технология LTE находится в стадии доработки и только внедряется в действующие сети, однако многие задают вопрос, - режим LTE что это такое? Возможна ли в данной сети голосовая связь?

Изначально технология LTE полностью разрабатывалась на основе IP-протоколов. Из-за этого данная технология, в основной своей форме, способна поддерживать исключительно передачу данных. Однако в настоящий момент ведутся активные разработки, которые позволят операторам предложить своим абонентам некоторые решения, позволяющие использовать голосовую связь в сети LTE.

Уже сегодня разрабатываются такие IP-решения, которые предоставят такую же функциональную совместимость, бесперебойную работу, а также гибкость, какую способны предложить имеющиеся мобильные технологии второго и третьего поколений.

4. LTE на iPhone 5s и что такое LTE: Видео

Такие возможности имеются у IMS. Это мультимедийные подсистемы, которые используют протоколы IP. Именно IMS предоставляет мобильным операторам возможность оказывать услуги высококачественной голосовой связи LTE. При этом сеть LTE строится таким образом, чтобы в случае выхода абонента из зоны покрытия LTE, он автоматически переключается на 3G без потери связи.

В планах операторов мобильной связи планируется следующий сценарий развития. Для начала будет построена сеть LTE только для передачи данных. Для голосовой связи будут использоваться уже имеющиеся сети 3G и 2G. Однако с течением времени планируется полностью перейти на LTE, как для передачи данных, так и для голосовой связи (VoLTE – Voice-over-LTE) на базе IMS.

Технология VоLТЕ – это спецификация голосовой передачи трафика от систем канальной коммутации и СМС к системам пакетной коммутации. Другими словами, благодаря VоLТЕ голосовой трафик будет передаваться непосредственно через связь LTE с применением IMS.

5. Преимущества технологии LTE

В первую очередь стоит понимать, что LTE – это не революционный, а эволюционный путь в развитии мобильной связи. Ведь для внедрения данной технологии используется уже имеющаяся инфраструктура. Даже не смотря на то, что сети третьего поколения еще долго будут использоваться во всех странах мира, технология LTE и четвертое поколение связи – это будущее мобильных сетей. Это объясняется целым рядом неоспоримых и очевидных преимуществ:

• Существенно более высокая пропускная способность и, соответственно, более высокая скорость интернета;
• Простота. Технология LTE поддерживает гибкие варианты полосы пропускания с несущей частотой 1,4-20 МГц. Помимо этого данная технология поддерживает дуплексную передачу данных с возможностью разделения сигналов по частоте (FDD), а также по времени (TDD);
• Низкая задержка. Технология LTE имеет значительно меньшую задержку при передаче данных для протоколов плоскости пользователя. Это открывает массу возможностей, к примеру, у абонентов появляется возможность играть в многопользовательские онлайн-игры;
• Более широкий спектр абонентских мобильных устройств. Планируется оснащать модулями LTE не только мобильные телефоны (смартфоны) и планшетные ПК, но и ноутбуки, видеокамеры, игровые приставки, а также другие бытовые и портативные приборы.