Выбираем LTE2600 или LTE1800 с позиции оператора / Хабр

Что такое lte в телефоне и как его включить

Существует 3 поколения сотовой связи, которые сейчас используются операторами:

• 2G (EDGE) — скорость передачи данных до 326 кбит/с, высокая задержка;
• 3G — до 42,2 Мбит/с в «эталонных» условиях, средняя задержка;
• LTE — до 326 Мбит/с (до 3 Гбит/с при параллельном использовании частот), низкая задержка.

Принцип их работы и взаимодействия с базовой станцией оператора — схожий. Но в LTE используется метод цифровой обработки сигнала. То есть передавать по данной сети можно только данные, поэтому поддержки голосовых вызовов как в 2G или 3G там нет (такой вариант LTE именуется как CSFB). Поэтому при звонках в LTE смартфон временно переподключается к 2G или 3G.

Альтернатива этому есть — технология VoLTE. Это звонки через интернет (как через популярные мессенджеры, типа Viber или WhatsApp). Но поддерживается функция пока что не всеми операторами сотовой связи.

6 основных особенностей lte-advanced

• Агрегация несущих в нисходящем канале для увеличения скорости передачи данных до 300 Мбит/с при спектре 20 20 МГц и 2х2 MIMO, а затем даже до 3 Гбит/с при использовании полосы пропускания 100 МГц и 8×8 MIMO. Для увеличения скорости передачи данных нужна большая пропускная способность.
• Эволюция MIMO до 8×8 в сторону абонента и 4×4 в сторону базовой станции, что дает преимущества для исполльзования технологии формирования луча, увеличение пропускной способности сети при агрегации несущих. Мультиантенны увеличивают скорость передачи данных и пропускную способность сети.
• Гетерогенная сеть (HetNet) для совместного размещения макро-, микро- и пикостанций. Функции HetNet обеспечивают координацию помех между сетевыми уровнями и увеличивают пропускную способность сети и локальное покрытие с высокой плотностью пикосот, одновременно разделяя частоту с микро и макросотами.
• Узлы ретрансляции (Relay nodes) для транзитной передачи данных базовых станций через радиоинтерфейс. Линия передачи может использовать внутриполосную или внеполосную передачу. Узлы ретрансляции используются для увеличения покрытия сети, когда магистральные наземные соединения недоступны.
• Скоординированная многоточечная передача и прием (CoMP) позволяет использовать несколько сектров разных БС для передачи данных к одному терминалу. Координированная многоточечная связь используется для улучшения скорости передачи данных на границе соты, которые ограничены межсотовыми помехами. Передача в сторону абонента может осуществляться с нескольких секторов в один и тот же момент времени, и обратно, прием данных от абонента идет несколькими секторами.
• Самоорганизующиеся сетевые функции (SON) ускоряют и упрощают развертывание сети и повышают производительность конечного пользователя, обеспечивая правильную и оптимизированную настройку параметров сети.

Beamfoming – основы формирования луча в lte

При формировании луча используются несколько антенн для управления направлением фронта волны путем соответствующего взвешивания величины и фазы сигналов отдельных антенн (формирование луча передачи). Это позволяет лучше охватить конкретные области по краям сот.

Формирование приемных лучей позволяет определить направление, куда будет приходить волновой фронт. Также имеется возможность подавить выбранные мешающие сигналы, применяя нулевую диаграмму направленности в направлении мешающего сигнала. Адаптивное формирование луча относится к технике постоянного применения формирования луча к движущемуся приемнику. Это требует быстрой обработки сигналов и мощных алгоритмов.

Формирование луча стало возможным благодаря изменению величины и / или фазы сигнала на отдельных антеннах. Сигналы обрабатываются таким образом, чтобы их можно было конструктивно (эффект усиления за счет сложения волн) добавлять в направлении предполагаемого передатчика / приемника и деструктивно (ослабление волн) в направлении источников помех.

Что такое Beamforming, история развития, и для чего нужно формирование диаграммы направленности луча.

Вдумайтесь в эти цифры:

• Более 100 лет ушло на создание 1 млрд. стационарных телефонных линий…
• … и всего за 20 лет абонентами мобильной связи стали 5 млрд. человек, глобализация связи поистине грандиозна!
• К началу 2022 года объем мирового трафика мобильных данных превысил объем голосового трафика.
• Первое мобильное приложение было выпущено в начале 2008 года. А уже в 2022 году абоненты произвели 17 млрд. загрузок, что на 112.5 % больше, чем в 2022 году, когда этот показатель составлял около 8 млрд. загрузок.
• Прирост числа пользователей широкополосных сетей на 10 % увеличивает годовой ВВП на 1 %. В денежном эквиваленте это около 800 млрд. долларов и способствует появлению миллионов рабочих мест по всему миру.

4g и lte — что это такое и чем отличаются

4G — это 4-поколение стандарта беспроводной передачи данных. LTE — одна из его разновидностей. Существует ещё стандарт WiMAX, но он особой популярности не снискал, на текущий момент его коммерческое развертывание в большинстве стран (включая и РФ) прекращено.

То есть на сегодняшний день из 4G-стандартов активно используется только LTE. Именно поэтому в обществе закрепилось мнение, что 4G и LTE — это одно и то же. Операторы сотовой связи, а также производители ПО эту тенденцию тоже поддерживают. Так что если в телефоне, в настройках сотовой связи, есть функция «4G», то под ней нужно подразумевать именно LTE.

Что будет с 3g сетями?

Еще совсем недавно мировое сообщество делало ставку на развитие сетей третьего поколения и возможности, которые дали нам эти технологии, казались чем-то из области научной фантастики. Процесс перехода на LTE растянется еще на несколько лет, а да этого времени 3G сети будут так же эффективно решать задачи по передаче широкополосных данных миллиардам мобильных пользователей.

Однако рано или поздно мы полностью перейдем на сети четвертого поколения, и тогда в полной мере можно будет говорить об удовлетворении потребности клиентов в быстродействии и высокой пропускной способности мобильной сети – того, что так необходимо для развития новых приложений.

Видеоблоги и интерактивное телевидение, системы удаленного видеонаблюдения через интернет в режиме реального времени, 3D игры нового поколения и другие профессиональные сервисы предъявляют высокие требования к скорости передачи данных, отсутствию задержек и минимальному джиттеру в работе телекоммуникационной сети, и LTE это главная движущая сила инновационного развития.

Основные рабочие характеристики

3g, 3.5g, 3.75g… и 2.75g тоже

В дополнение к вышеупомянутым требованиям к скорости передачи данных, спецификации 3G призывали обеспечить легкую миграцию с сетей второго поколения. Для этого, стандарт, называемый UMTS стал топовым выбором для операторов GSM, а стандарт CDMA2000 обеспечивал обратную совместимость.

После прецедента с GPRS, стандарт CDMA2000 предлагает собственную технологию непрерывной передачи данных, называемую 1xRTT. Смущает то, что, хотя официально CDMA2000 является стандартом 3G, он обеспечивает скорость передачи данных лишь немногим больше, чем GPRS — около 100 кБит/с.

Стандарт EDGE — Enhanced Data-rates for GSM Evolution — был задуман как легкий способ операторов сетей GSM выжать дополнительные соки из 2.5G установок, не вкладывая серьезные деньги в обновление оборудования. С помощью телефона, поддерживающего EDGE, вы могли бы получить скорость, в два раза превышающую GPRS, что вполне неплохо для того времени. Многие европейские операторы не стали возиться с EDGE и были приверженцами внедрения UMTS.

Итак, куда же отнести EDGE? Это не так быстро, как UMTS или EV-DO, так что вы можете сказать, что это не 3G. Но это явно быстрее, чем GPRS, что означает, что она должна быть лучше, чем 2.5G, не так ли? Действительно, многие люди назвали бы EDGE технологией 2.75G.

Спустя десятилетие, сети CDMA2000 получили обновление до EV-DO Revision A, которая предлагает немного более высокую входящую скорость и намного выше исходящую скорость. В оригинальной спецификации, которая называется EV-DO Revision 0, исходящая скорость ограничена на уровне 150 кБит/с, новая версия позволяет делать это в десять раз быстрее.

Дальнейшие усовершенствования UMTS будут использовать HSPA , dual-carrier HSPA , и HSPA Evolution, которые теоретически обеспечат пропускную способность от 14 МБит/с до ошеломительных 600 МБит/с. Итак, можно ли сказать что мы попали в новое поколение, или это можно назвать 3.75G по аналогии с EDGE и 2.75G?

4g — кругом обман

Подобно тому, как было со стандартом 3G, ITU взяла под свой контроль 4G, привязав его к спецификации, известной как IMT-Advanced. Документ призывает к скорости входящих данных в 1 ГБит/с для стационарных терминалов и 100 МБит/с для мобильных. Это в 500 и 250 раз быстрее по сравнению с IMT-2000.

Беспроводные технологии играют ключевую роль в обеспечении широкополосного доступа в сельской местности. Это более рентабельно — построить одну станцию 4G, которая обеспечит связь на расстоянии десятков километров, чем покрывать сельхозугодья одеялом из оптоволоконных линий.

К сожалению, эти спецификации являются настолько агрессивными, что ни один коммерческий стандарт в мире не соответствует им. Исторически сложилось, что технологии WiMAX и Long-Term Evolution (LTE), которые призваны добиться такого же успеха как CDMA2000 и GSM, считаются технологиями четвертого поколения, но это верно лишь отчасти: они оба используют новые, чрезвычайно эффективные схемы мультиплексирования (OFDMA, в отличие от старых CDMA или TDMA которые мы использовали на протяжении последних двадцати лет) и в них обоих отсутствует канал для передачи голоса.

100 процентов их пропускной способности используется для услуг передачи данных. Это означает, что передача голоса будет рассматриваться как VoIP. Учитывая то, как сильно современное мобильное общество ориентировано на передачу данных, можно считать это хорошим решением.

Где WiMAX и LTE терпят неудачу, так это в скорости передачи данных, у них эти значения теоретически находятся на уровне 40 МБит/с и 100 МБит/с, а на практике реальные скорости коммерческих сетей не превышают 4 МБит/с и 30 МБит/с соответственно, что само по себе очень неплохо, однако не удовлетворяет высоким целям IMT-Advanced.

Тем не менее, можно утверждать, что оригинальные стандарты WiMAX и LTE достаточно отличаются от классических стандартов 3G, чтобы можно было говорить о смене поколений. И действительно, большинство операторов по всему миру, которые развернули подобные сети, называют их 4G.

Очевидно, это используется в качестве маркетинга, и организация ITU не имеет полномочий противодействовать. Обе технологии (LTE в частности) скоро будут развернуты у многих операторов связи по всему миру в течение нескольких следующих лет, и использование названия «4G» будет только расти.

И это еще не конец истории. Американский оператор T-Mobile, который не объявлял о своем намерении модернизировать свою HSPA сеть до LTE в ближайшее время, решил начать брендинг модернизации до HSPA как 4G. В принципе, этот шаг имеет смысл: 3G технология в конечном счете может достигнуть скоростей, больших, чем просто LTE, приближаясь к требованиям IMT-Advanced.

Есть много рынков, где HSPA сеть T-Mobile быстрее, чем WiMAX от оператора Sprint. И ни Sprint, ни Verizon, ни MetroPCS — три американских оператора с живой WiMAX/LTE сетью — не предлагают услуги VoIP. Они продолжают использовать свои 3G частоты для голоса и будут делать это еще в течении некоторого времени. Кроме того, T-Mobile собирается обновиться до скорости 42 МБит/с в этом году, даже не касаясь LTE!

Возможно, именно этот шаг T-Mobile вызвал глобальное переосмысление того, что же на самом деле означает «4G» среди покупателей мобильных телефонов. AT&T, которая находится в процессе перехода на HSPA и начнет предлагать LTE на некоторых рынках в конце этого года, называет обе эти сети 4G. Таким образом, все четыре национальных оператора США украли название «4G» у ITU — они его взяли, убежали с ним и изменили.

Временное деление

Сказанное выше касалось технологии LTE-FDD, использующей частотное деление каналов. Первый успех сетей с цифровыми сигнальными процессорами заставил азиатский регион искать альтернативные пути. Параллельно развивались две технологии LTE. Временное деление – результат совместных усилий многих компаний. Первопроходцами (2022) считают трёх китов:

1. Huawei.
2. Datang Telecom.
3. China Mobile.

Это объясняет расхождение спектров: производители использовали местные «белые» пятна плана телевизионного вещания. Позже присоединились Интел, Эрикссон, Нокиа. Новички занялись разработкой базовых станций, повышавших ёмкость на 80%, охват территории – 40%.

Положительные результаты вызвали повальную заинтересованность новинкой. Главной причиной называют дешевизну развёртывания в сравнении с ядром частотного разделения. 26 мировых операторов занялись тестированием. К марту 2022 число коммерческих сетей LTE-TDD достигло 14 (преимущественно Китай, Южная Корея), LTE-FDD – 142.

Для айфон

Рассмотрим подключение и отключение технологии LTE в смартфонах Айфон:

• Откройте «Настройки» в меню мобильного;
• Перейдите к блоку «Сотовая связь»;

• Выберите строку «Параметры данных»;
• Нажмите на кнопку «Включить» и выберите пункт «Голос и данные».

Готово! Отключение производится по аналогии – кликните на строку «Выключить».

Мы рассказали, что значит интернет LTE в планшете и мобильном телефоне, теперь вы знаете, как включать и отключать сеть, какими особенностями она обладает и что нужно сделать для корректной работы.

Для андроид

Теперь разберемся, как активировать сеть в телефоне Андроид. Обратите внимание, что инструкции для разных марок могут иметь незначительные отличия, однако, общий алгоритм действий не меняется:

• Откройте «Настройки»;
• Выберите меню «Другие сети»;
• Откройте «Мобильные сети»;
• Поставьте галочку напротив пункта «Мобильные данные»;
• Откройте строку «Режим» и выберите пункт «WCDMA/GSM».

Готово! Отключение производится по тому же алгоритму – необходимо лишь выбрать другой тип соединения. Теперь вы знаете, что это такое – сеть LTE в телефоне Самсунг и любом другом Андроиде.

Доступность спектра и refarming

Анализ, сделанный в отрыве от фактически доступного оператору спектра, конечно, требует дополнения: если наш оператор — один из «четверки», то, очень вероятно, что у него есть 1800МГц диапазон, используемый для DCS (2G). Случай, когда есть в наличии 900МГц и мы планируем его использовать для LTE тоже не исключаем в целом, но в нашем частном случае, когда нужна поддержка большим количеством абонентских устройств (планируем зарабатывать деньги), его не станем пока рассматривать.

Итак, останавливаем выбор на 1800 и тут понимаем, что весь доступный спектр занят под DCS, который нам успешно приносит деньги, хотя, и не так успешно как раньше. Придется решить техническое противоречие: технология LTE в диапазоне 1800 нужна, чтобы приносить деньги в будущем и технология не нужна в этом диапазоне, чтобы продолжать приносить деньги сейчас (разрыв — несколько лет, это не для нас).

Можно пойти по пути компромисса и сделать частичное освобождение спектра в 1800 диапазоне от DCS (минимальное, иначе емкость, а значит и трафик, существенно упадет), но не для того мы ввели противоречие, чтобы довольствоваться компромиссом. Перенесем максимум зарабатывания денег в 3G, насколько нам это позволит опыт.

Вот теперь освободившуюся емкость DCS 1800 можно начать отдавать под LTE 1800. На практике, скорее всего, получится компромиссное решение, т.к. к моменту начала рефарминга (нам нужен год на строительство 3G) пакетный трафик на 2G вырастет еще и емкость фактически освободится не так сильно как ожидалось, но, в любом случае, у нас есть 3G, куда можно перенаправить абонентов, пытаясь сохранить качество на урезанном рефармингом DCS.

История

Большинство провайдеров CDMA планировали осваивать WiMAX, либо UMB. Разработку LTE можно считать ответной мерой. Первая реализованная пробная версия сотовой сети построена (2004) японским провайдером NTT DoCoMo. Следующий год стандарт активно обсуждался прессой.

Осенью 2006 состоялась демонстрация Siemens Networks функционала нового поколения мобильной связи: передача потока видео HDTV. Канал выгрузки протестировали на онлайн игре высокого потребления ресурсов. Весной 2007 года решено создать альянс LTE/SAE, аналогично шагам, отметившим внедрение GSM (ассоциация существует поныне). Новая организация призвана упростить взаимодействие двух глобальных групп:

1. Производители.
2. Провайдеры.

Мера призвана упростить перевод технической базы с третьего поколения мобильной связи. Окончательную версию стандарта принёс декабрь 2008 года. Параллельно создатели Yota задумали осуществить покрытие территории России, однако выбрали WiMAX. Первая российская вышка LTE запущена 30 августа 2022 года.

Шведы, норвежцы оказались расторопнее. 14 декабря 2009 года компания TeliaSonera оборудовала Осло и Стокгольм, предоставив доступ в интернет посредством USB-модема. Последней (21 сентября 2022) запустилась Северная Америка, абонентам раздали телефоны Samsung SCH-r900.

Категории мобильных устройств

Эта характеристика очень важна для модемов LTE, от нее зависит возможность объединения каналов шириной до 20 МГц. Модем шестой категории одновременно использует 2 канала, при этом скорость достигает 300 Мбит/с .Модемы категории 9 объединяет уже 3 несущих полосы, при этом «разгоняясь» до 450 Мбит/с.

А устройства 12 категории, на тех же трех полосах, достигают максимума в 600 Мбит/с. 16 категория способна использовать 4 канала в режиме MIMO, выдавая до 1 Гбит/с. Самые современные модели категории 20 объединяют до 7 каналов сразу, достигая фантастических скоростей, до 2 Гбит/с.

Оборудование для 4g интернета

Для подключения к сетям 4G LTE необходимо хотя бы простейшее оборудование: смартфон, планшет, модем или роутер. Мобильные (переносные) устройства типа смартфона или планшета мы не рассматриваем, т.к. это устройства прежде всего для связи, а не для обеспечения выхода в интернет.

А вот 4G-модем или 4G-роутер  — это как раз те устройства, которые чаще всего и используются для обеспечения основного или резервного канала доступа в интернет. Модем может быть использован как для одного компьютера через USB-разъём, так и для нескольких устройств через совместимый Wi-Fi-роутер.

Для полноценного использования потенциала сетей 4G LTE рекомендуется подключение наружных 4G-антенн к модему или роутеру. В этом случае принимается максимально качественный и мощный сигнал от базовой станции, а значит обеспечивается максимально скоростное и стабильное соединение. Подробнее о типах антенн и особенностях их подключения в нашей статье.

Отличия в принципах работы lte от 3g и 2g

➡️ С технической стороны, ключевых отличий 2:

• в 4G используются варианты IP-шифрования, то есть трафик передается примерно в том же виде, что и Wi-Fi-сигнал;
• в 4G поддерживается раздельная передача данных, то есть когда входящий трафик «поступает» на одной частоте, а исходящий — на другой (технология именуется как FDD-LTE), что существенно снижает задержку ответа удаленного сервера и позволяет одновременно как скачивать, так и отправлять файлы.

И ещё один нюанс: в 2G или 3G, если абонент принимает звонок, то доступ в интернет временно отсутствует. А вот в LTE предусмотрена технология SVLTE, которая позволяет одновременно совершать и звонок, и продолжать пользоваться интернет-доступом.

С недавних пор активно начали развертывать и 5G — это 5-е поколение стандарта сотовой связи. Но ожидать, что он будет таким же распространенным, как и LTE — не стоит. В 5G используется частота радиоканала в диапазоне от 3 ГГц и выше. За счет этого передача данных выполняется быстрее, но вот область покрытия одной вышки — очень малая.

Перспективы 4g lte

Несмотря на то, что стандарт 4G LTE появился уже несколько лет назад, во многих регионах нашей страны до сих пор нет даже сетей 3G. Так что ещё есть куда расти. В мире тестируют сети уже 5-го поколения (5G), но в реальных условиях сети 4G LTE ещё долго будут господствовать, благо операторы их активно развивают.

Во многих случаях 4G интернет является не только альтернативной проводному подключению, но и безальтернативным единственным вариантом, в том числе экономически целесообразным. Отдалённые объекты, прокладка провода к которым связана с определёнными сложностями или риском, а иногда и вовсе невозможна, тоже нуждаются в подключении к сети Интернет.

Зачастую возможно подключить 4G интернет даже там, где покрытие сетей LTE отсутствует. Для этого используются специальные 4G антенны, которые ловят и усиливают сигнал 4G LTE. Чтобы правильно подобрать антенну, надо знать, сеть какого оператора необходимо поймать, на какой частоте она работает, а также в каком режиме дуплекса (FDD или TDD).

План развития

Крупное решение о порядке ввода или расширения технологий в трехлетней перспективе мы приняли: первая фаза плана понятна — 3G. Что же насчет LTE?

Управляя компанией технологической и прогрессивной (хотя бы в своей рекламе), наш CEO, возможно, решит потратить часть денег на «брендовое покрытие» подконтрольной территории сетью LTE, чем покажет дальновидность, прогрессивность и сформирует задел на вторую фазу.

И кроме возвращенных инвестиций покажет инвесторам долгосрочный план развития, материализованный в виде современных фрагментов сети.Ограничимся сверху 5-10% от покрытия 3G. Т.е. на первой фазе построим не 1000 NodeB (3G базовых станций), а 950(3G) 50(LTE). Тогда через год, у нас будет сносное покрытие 3G в регионе и несколько хот-спотов LTE.

Плюсы и минусы агрегации частот

Основным преимуществом технологии для оператора это повышение пропускной способности канала и увеличение одновременного обслуживания абонентов с одной базовой станции. Например, флагман Самсунга Galaxy S10, что соответствует пятому поколению связи (5G).

Недостатком технологии является повышенный расход энергии, ввиду того, что сотовому устройству приходится поддерживать связь сразу с несколькими базовыми станциями.

Также операторы экономно используют частотный ресурс, редко устанавливая на одной вышке приемопередатчики для разных подсетей, что мешает мобильным устройствам достигать максимальной для категории скорости.

Как правило, в городах используется Band 7 (2600 МГц), а в малонаселенной местности – низкочастотный Band 20 (800 МГц), и рядом друг с другом это оборудование почти не встречается, лишая тем самым, смартфоны способности объединить эти каналы.

Положительные стороны применения lte в мобильных гаджетах

✔️ Поддержка LTE в телефоне или планшете предоставляет пользователю следующие преимущества:

• можно просматривать потоковое видео высокой четкости (Full HD и даже 4К) без каких-либо задержек;
• гаджет можно использовать как мобильную точку доступа (для раздачи Wi-Fi сигнала);
• устройство можно использовать для организации видеоконференций с минимальной задержкой отклика и отличным качеством передаваемого/принимаемого изображения.

И если оператор сотовой связи поддерживает функцию VoLTE, то качество голоса при звонках в разы будет выше, чем при использовании 2G или 3G.

Также активное внедрение 4G существенно снижает стоимость трафика у операторов сотовой связи. Например, во времена, когда был распространен только 2G, средняя стоимость 1 мегабайта переданных или принятых данных составляла порядка 40 рублей (с адаптацией под сегодняшний курс валюты). Сейчас же за такой объём запрашивают, в среднем, всего 0,1 рублей.

Принцип действия

Усовершенствования сети LTE касаются внедрения цифровых сигнальных процессоров. Параллельно преследовалась цель упрощения логической конструкции путём введения IP-адресации (EPC). Ядро старого типа GPRS устраняется, появляются возможности хэндовера (голосовая связь, интернет) башен доживающих дни стандартов GSM, CDMA2000, UMTS.

1. Загрузка – 300 Мбит/с.
2. Выгрузка – 75 Мбит/с.

Пакет QoS снижал латентность доступа до 5 мс. Технология предоставляет услуги целевой рассылки, широковещательного сервиса. Параллельно используют частотный, временной методы дуплексирования канала. Увеличенная ёмкость позволяет снизить цену предоставления услуг (вчетверо перекрывает HSPA).

1. Загрузка – 50 Мбит/с.
2. Выгрузка – 25 Мбит/с.

Реальные цифры оказались ниже.

Профессиональная мобильная радиосвязь и lte

Различия lte от других стандартов

Действительно явным для обычных потребителей отличием LTE от того же 3G заключается в самом главном параметре — скорости. Предшественник предоставлял скорость, близкую к 100 Мб/с. Тогда как новое дает возможность в 3 раза быстрее отображать веб-страницы соцсетей через свой смартфон.

Значок LTE в вашем телефоне означает еще и стабильность связи с веб-ресурсами. Даже если его нет и в документах к устройству он не значится, это еще не значит, что вы не можете воспользоваться данной технологией. Ведь он базируется на принципах 3G, а он применяется операторами уже более двух десятков лет. LTE уже применяют во многих странах, включая Россию.

График различия LTE от других стандартов

Несмотря на то, что новый стандарт относят к последнему поколению, она не полностью соответствует требованиям. В 2022 году была разработана улучшенная версия — LTE Advanced, то есть продвинутый. И он был назван самым совершенным среди доступных на сегодня.

Россия

Директор Yota обещал покрыть (2022) 5 городов в России сетями LTE. Роскомнадзор вместо этого раздал диапазоны WiMAX (запуск состоялся 30 августа). Когда нестыковку обнаружили, чиновники отметили возможность использования выделенного ресурса под организацию LTE.

3 марта 2022 года новый оператор инициировал подписание меморандума-прошения крупнейшими отечественными провайдерами сотовой связи. Одновременно Yota предложил арендовать новую создаваемую сеть «четвёртого» поколения. Параллельно (2022) биржевыми маклерами выставлены опционы.

15 сентября 2022 года МТС покинула консорциум. 20 декабря первая LTE сеть порадовала инженеров Новосибирска, 16 апреля новинку представили жителям. Сегодня все провайдеры снабжены лицензиями, каждый начал предоставлять услуги связи четвёртого поколения.

Роуминг

Смогут ли абоненты других сетей (или, скорее, сетей других стран) пользоваться нашей LTE сетью? Кроме такой важной административной составляющей как роуминговое соглашение между операторами, в нашем случае нужно учесть будет ли мобильный терминал поддерживать наш стандарт и диапазон частот. Нас интересуют Band 3 — 1800 и Band 7 – 2600 МГц.

Выборка моделей iPhone5s и Galaxy S4 — несколько большее предпочтение отдается диапазону 1800МГц.

Модель A1533 (GSM): 
LTE (полосы 1, 2, 3, 4, 5, 8, 13, 17, 19, 20, 25)

Модель A1533 (CDMA): 
LTE (полосы 1, 2, 3, 4, 5, 8, 13, 17, 19, 20, 25)

Модель A1453: 
LTE (полосы 1, 2, 3, 4, 5, 8, 13, 17, 18, 19, 20, 25, 26)

Модель A1457: 
LTE (полосы 1, 2, 3, 5, 7, 8, 20)

Модель A1530: 
FDD-LTE (диапазоны 1, 2, 3, 5, 7, 8, 20);
TD-LTE (полосы 38, 39, 40)
Модель Galaxy S4 EU (GT-I9505)
LTE-TDD LTE-FDD
Band 1 — 2100
Band 3 — 1800
Band 5 — 850
Band 7 — 2600
Band 8 — 900
Band 20 — 800EU

Делаем следующую гипотезу: диапазоны частот, поддерживаемые топовыми терминалами, постепенно «растекутся» по всему спектру предложений с некоторыми вариациями. Так, вероятно, будет какая-то доля терминалов поддерживающих только 2600 или 1800, но не одновременно оба.

На основании того, как часто поддерживается диапазон в таких моделях, экстраполируем распределение на весь рынок терминалов и скоррелируем с текущей статистикой распределения в существующих моделях. Видна большая тяга к диапазону 1800, хотя и распределение сетей не объясняет полностью этот факт.

Стандарты lte

LTE может работать на разных радиочастотах. В странах бывшего СНГ и Европе самые популярные:

• 800 Мгц;
• 1800 Мгц;
• 2600 Мгц.

Но в теории может применяться диапазон от 450 МГц вплоть до 3200 МГц. Как на скорость передачи данных влияет частота? Чем она выше — тем выше пропускная способность сети (и скорость подключения). Но чем ниже частота — тем большую территорию покрытия охватывает одна базовая станция оператора.

Узнать, какие именно частоты поддерживает телефон, можно в инструкции. Частоты там именуются как Band.

Технические характеристики и принцип lte

Аббревиатуру LTE можно встретить на витринах магазина электроники. Это означает, что мобильный гаджет является чем-то новым и в нем предусмотрены все новшества. LTE, если перевести с английского, значит «развитие в будущем» (long-term Evolution). Приставка 4G — и во всех предыдущих — четвертое поколение.

Структура сети LTE

Радиус, в котором работают сети LTE теоретически неограничен, по сравнению с предшественниками. В новой версии смартфон пользователя может принимать данные со скоростью 320 Мб/с. Отдавать в два раза медленнее, что характерно для этого типа сети. Стандарт имеет значительные исправления от предыдущих третье и второго поколения сети.

• Более короткие задержки при подключении к сети и передаче пакетов (около 5 мс), в отличие от ранних стандартов;
• Задействование новых технологий OFDMA для экономии заряда аккумулятора устройств при использовании сети;
• Оптимизирован прием сигнала устройств при передвижении или через объекты на пути сигнала;
• Оптимизированы соты в сельской местности и в городских районах;
• Поддержка большого количества абонентов в одной соте;
• LTE ничем не мешает работе других сетевых протоколов.

Технологии

На следующем графике виден быстрый рост объемов данных, приходящихся на одного абонента, для восточной Европы, включая Россию. Такие картинки любят приводить производители телеком оборудования, убеждая оператора, что пришла пора внедрить новую технологию. Но предыдущий график охлаждает горячие головы.

Промежуточный вывод: технология 2G, скорее всего, не справится с ростом объемов данных. Необходимо принять решение о том, какой технологией стоит собирать пакетный трафик. Альтернатива ужасна: не развиваем пакетную сеть (в смысле предназначенную, в основном, для решения задачи сбора пакетного трафика).

Посмотрим, что еще мы знаем о рынке мобильной связи:

Промежуточный вывод: если скорость возврата инвестиций важнее в трехлетней перспективе (а, она важнее с учетом устаревания оборудования), то решать задачу, поставленную вторым графиком будем при помощи 3G. При этом, имеем ввиду, что придется построить одну-две тысячи 3G базовых станций (если их еще не было) для региона (ограничимся масштабом региона), за один год.

Можно и за два года, но конкуренты не ждут и расширяются. Такой вывод скорее может сделать оператор, имеющий слабое 3G покрытие, т.е. для нашего примера TELE2/Rostelecom или кто-то из большой тройки, кто запоздал с 3G в каком-то регионе, но начал сомневаться, не вложиться ли сразу в LTE, минуя 3G.

Три сценария объединения несущих (он)

Агрегация несущих в одном диапазоне: эта форма ОН использует один диапазон. Возможны два варианта:

Смежная. Это самая простая форма реализации агрегации несущих LTE. При этом несущие находятся на соседних каналах рядом друг с другом. В этом случае нужен только один приемопередатчик, так как сигнал рассматривается как один расширенный.

Несмежная: немного сложней в выполнении, несущие используют одну и ту же рабочую полосу, но не соседствуют друг с другом. Здесь уже нужны два приемопередатчика, потому что сигнал не может рассматриваться как один сигнал, что увеличивает сложность и стоимость решения.

Несмежная в разных диапазонах: эта форма агрегации несущих использует разные полосы. Это более сложная задача, так как несущие из разных рабочих диапазонов. Таким образом, нужно несколько приемопередатчиков для передачи / приема сигналов. Этот тип ОН самый затратный и сложный в реализации.

Эта технология может применяться к вариантам LTE с FDD или TDD с максимум пятью компонентными несущими, каждая с шириной полосы до 20 МГц, в результате чего общая ширина полосы передачи достигает до 100 МГц.

Увеличение скорости передачи данных – пространственное мультиплексирование

Пространственное мультиплексирование увеличивает скорость передачи данных. Данные делятся на отдельные потоки, которые затем передаются одновременно по одним и тем же ресурсам радиоинтерфейса. Передача включает в себя специальные секции (также называемые пилот-сигналами или опорными сигналами), которые также известны приемнику. Приемник может выполнить оценку канала для сигнала каждой передающей антенны.

В методе с обратной связью приемник сообщает о состоянии канала передатчику через специальный канал обратной связи. Это позволяет быстро реагировать на изменение условий в канале, например, адаптация количества мультиплексированных потоков. Когда скорость передачи данных должна быть увеличена для однопользовательского оборудования (UE), это называется однопользовательским MIMO (SU-MIMO). Когда отдельные потоки назначаются различным пользователям, это называется многопользовательским MIMO (MU-MIMO).

Что такое MIMO и MU-MIMO, как работает эта технология и что это дает конечному пользователю?

Упрощенная архитектура сети lte

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:

Рис. 1. Упрощенная архитектура сети LTE

В сети радиодоступа радиоинтерфейс между UE и eNB осуществлен на основе технологии ортогонального частотного разнесения (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDMA). Работа EPC основана на технологии IP. Такую структуру относят к All-IP Network (AIPN).

Уточняем план

Выберем какую именно технологию и спектр LTE будем использовать. Выбор не очень большой, но ответственный: TD-LTE и FDD. При наличии спектра делаем ставку на вторую, но понимаем, что занятый спектр и свободный — это не одно и тоже, может потребоваться расчистка (refarming).

Кроме этого не забываем посмотреть на график, как обстоят дела в мире. На графике ниже по вертикали показана частота спектра в мегагерцах. По горизонтали количество сетей LTE в указанном диапазоне (проанализировано ~380 сетей LTE, данные OVUM и GSMA).

Хотим получить выгоду, поэтому рассматриваем 1800 и 2600МГц диапазон частот для LTE FDD. Расставим приоритеты, т.к. придется заказывать оборудование, поддерживающее конкретный диапазон. Две модернизации вместо одной — это дорого, нужно сделать правильный выбор.

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 S1, 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 X2 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 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.

Подробнее о технических аспектах функционирования сетей мобильной связи, тарификации, качестве обслуживания и многом другом читайте в книге “Мобильная связь на пути к 6G“.

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.

Чем отличаются телефоны, поддерживающие lte

Отличаются они набором частот (band), которые поддерживает встроенный модем, а также перечнем дополнительных функций LTE (FDD и TDD стандарт, SVLTE и так далее). И очень часто в смартфонах, которые выпускаются только для китайского рынка, поддержка LTE-частот урезана.

У них, как правило, не работает 4G на диапазоне 800 Мгц (вместо этого добавляется поддержка CDMA), иногда ещё и на 2600 МГц. То есть использовать LTE в них можно, но в некоторых городах подключиться к сигналу сотовой вышки не удастся. Нужно учитывать данный нюанс и покупать именно Global-версии смартфонов, планшетов (хоть и стоят они несколько дороже).

Ещё одно отличие — пропускная способность. Самые первые телефоны с 4G вышли ещё в 2022 году. И они умели работать только с одной частотой одновременно. Поэтому и скорость передачи данных у них редко превышала показатели в 20 Мбит/с.

Современные же гаджеты умеют одновременно передавать и принимать данные на разных частотах. И средняя скорость подключения у них выросла до 100 Мбит/с.

А оптимизация ПО в новых телефонах также позволила примерно в 4 раза снизить скорость отклика (пинг). И сейчас LTE-подключение позволяет даже активно играть в онлайн-игры.

Итого, LTE — технология, которая позволяет смартфону или планшету пользоваться всеми преимуществами высокоскоростной беспроводной передачи данных в сотовых сетях 4-го поколения. Примерно 90% из всех продаваемых сегодня гаджетов по умолчанию поддерживают данную функцию. И именно ей следует отдавать предпочтение пользователям при веб-серфинге.

Выводы

Итак, что же это все нам дает? Похоже, операторы выиграли эту битву: ITU недавно отступил, заявив, что термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE и WiMAX, а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения».

И в некотором смысле мы считаем, что это справедливо — никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G 2001 года. Мы можем передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновение ока и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL. Это звучит как скачок поколений!

Не известно, будут ли WiMAX 2 и LTE-Advanced называться «4G» к тому времени, когда они станут доступны, но думаю, что нет — возможности этих сетей будут сильно отличаться от сетей 4G, которые существуют сегодня. И давайте быть честными: отделы маркетинга не испытывают недостатка в названиях поколений.