Применение технологии LTE в смартфонах.

Сегодня беспроводной мобильный интернет от сотовых операторов завоевывает все большую популярность в больших городах. Благодаря ему каждый пользователь может пользоваться интернетом и скачивать информацию из сети в любой части зоны покрытия. Беспроводной интернет также делится на разные виды технологий. Например, существует интернет поколения 3G и поколения LTE. При этом беспроводной интернет LTE является совершено новой технологией сегодня и пока не вошла плотно в нашу жизнь.

Так, не все знают, что такое LTE и как им пользоваться, а также какие существенные нововведения она принесла. Рассмотрим подробнее вместе эту новую технологию.

Развитие мобильных сетей и появление LTE

Первым интернетом на мобильном телефоне можно считать технологию GPRS, которую еще называют технологией первого поколения. Однако данная технология имела очень низкую скорость и небольшую зону покрытия, что существенно затрудняло ее использование. Затем, в 2003 году появилась технология EDGE, которую принято считать технологией начала эры мобильного интернета.

Часто технологию EDGE называют «2G», что переводится, как «технология второго поколения». Несмотря на то, что скорость такого интернета стала значительно выше GPRS, она все равно была низкая, и многие сайты приходилось загружать долгое время, а про такую вещь, как посмотреть фильм онлайн, можно было и не мечтать.

Следующим этапом развития технологий передачи данных стало появление беспроводной сети третьего поколения, которую называют «3G». Благодаря этой новой технологии пользоваться интернетом стало легко, а связь стала более стабильной. Теперь пользователи данной мобильной сети могут загружать быстро сайты и даже смотреть видео онлайн, что было невозможно раньше. Данная технология в наше время достаточно распространена. Однако ее успешно вымещает новая технология четвертого поколения.

С развитием интернета и мобильных телефонов потребовалась сеть, которая способна передавать данные по сети еще быстрее и при этом уменьшить затраты. Тогда разработчики создали сеть четвертого поколения — «4G» или «LTE». Название переводится как «долговременная эволюция», что намекает на долговременное использование технологии в ближайшем будущем.

Данная технология обладает огромными преимуществами по сравнению с прошлыми поколениями и активно входит в нашу повседневную жизнь.

Характеристики технологии LTE

Технология 4G позволяет передавать данные по беспроводной мобильной сети со скоростью до 150 Мбит/с, что на сегодняшний день является самой быстрой передачей данных по мобильной сети. С такой быстрой скоростью любой пользователь может открывать сайты мгновенно и очень быстро загружать фильмы в наилучшем качестве. Помимо этого можно смотреть даже фильмы в HD-качестве онлайн без особых проблем.

Зона покрытия 4G составляет до 100 километров, что значительно больше, чем у 3G. Также 4G лучше использует частотный диапазон, уменьшая влияние помех на работу беспроводной сети.

Технология LTE создавалась с целью повысить скорость передачи данных, уменьшить стоимость и уменьшить задержку при передаче пакетов данных. Все эти пункты сеть четвертого поколения выполняет превосходно. Помимо этого 4G снизила затраты мобильных операторов в 6 раз по сравнению с технологией 3G, а, значит, снизила и стоимость пользования услугами для потребителя.

Как можно подключиться к сети LTE

Практически все современные мобильные телефоны оснащены возможностью использования беспроводной сети четвертого поколения, однако более старые модели не поддерживают данную технологию. Подключиться к 4G через мобильный не составит труда. Достаточно лишь активировать нужный тарифный план у сотового оператора, который предоставляет данную услугу. Однако важно помнить, что сегодня зона покрытия сети 4G может быть не везде. В основном зона покрытия находится в центральных районах мегаполисов. Однако в будущем это будет меняться.

Чтобы подключить 4G на телефоне и планшете, понадобится специальная сим-карта, которую можно купить в офисах сотового оператора. Помимо этого, для ноутбука понадобится еще usb-модем или роутер, через который будет происходить передача данных на ноутбук или компьютер. Роутер или модем также покупается в салонах сотовой связи.

После покупки необходимого оборудования остается только выбрать подходящий тариф. Всю информацию по тарифным планам можно посмотреть всегда на сайте сотового оператора или уточнить в салонах связи, где вы приобретаете модем или роутер.

Также вы можете поискать полезную информацию в нашем разделе .

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 временные ресурсы, 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.

В последнее время выбирая планшет или мобильный телефон можно натолкнуться на непонятное обозначение LTE. Причем преподносится это словно суперспособность у фантастического героя. Многие мобильные операторы тоже с пафосом вещают о поддержке сетей формата 4G. Давайте подробнее рассмотрим, что такое LTE в , или смартфоне. И вообще, нужен ли LTE в планшете?

Стандарт LTE (он же 4G, сети четвертого поколения) расшифровывается как «долговременное развитие». Он собрал в себе все самое лучшее из области беспроводной передачи данных с помощью модулированного сигнала и технологий современных локальных сетей. Он применяет частотную модуляцию для формирования сигнала. Одновременно используется пакетная передача данных. Это позволяет достичь сразу нескольких преимуществ:

1. Более высокая устойчивость к помехам;
2. Увеличение дальности стабильной связи;
3. Есть возможность применять упаковку данных;
4. Применяется меньшая избыточность передаваемых пакетов;
5. Значительно расширяется полоса пропускания канала.

Тестирование нового стандарта связи показало, что 4G позволяет достичь суммарной полосы пропускания в 1 Гб/с для одного устройства и дальности передачи до 100 км в случае крайней необходимости. Такие данные были получены при применении специального оборудования высокой мощности.

Рост показателей, которые понравятся пользователю

Если кратко отвечать на вопрос, что означает LTE , то можно сказать, что с помощью использования нового стандарта покупатель получает действительно высокую скорость передачи данных. Настолько высокую, что она может «заткнуть за пояс» предложения некоторых кабельных интернет-провайдеров. Например, максимальная скорость передачи в сетях 3G составляет 42 мегабита в секунду. Реально пользователь получает только 2, максимум 3 Мб/с. Происходит это из-за загрузки мобильной сети и довольно долгого времени отклика.

Стандарт 4G бьет все эти показатели. Уже сейчас, на заре развития сетей этого класса, пользователи Мегафон или Билайн в Москве могут получать данные со скоростью в 20 Мбит/с. И это далеко не предел. А очень низкое время отклика и стабильность передачи делают пользование LTE неотличимым от кабельного . Обеспечивается плавная передача потокового видео высокой четкости, не говоря уже о том, что качество соединения в Skype поднимается до невиданных высот.

Немного об устройствах

Если хочется высокой скорости при использовании сети, но это ведет к покупке нового дорогого планшета, то стоит сначала ответить на вопрос: LTE модуль - что это?

На самом деле, все не так страшно. Конструктивно это тот же цифровой модем только с новыми функциональными способностями. Если в планшете их нет, то можно с легкостью использовать внешний. Компании Мегафон и МТС уже предлагают такие устройства, которые умеют использовать сети всех форматов. Провайдер Скартел продает модемы 4G, которые работают в его сети и сетях других операторов формата FDD.

LTE-модуль или модем можно использовать и с настольным ПК. Это легкий выход для тех, кто использует много стационарной техники (на работе, дома, ноутбук на даче, в дороге) и хочет получить высокую скорость передачи данных.

Текущее развитие и некоторые подводные камни

Стоит сразу отметить, что внедрение сетей стандарта 4G сопряжено с высокими расходами на оборудование и информационное обеспечение сети в пределах покрытия. Поэтому развивается все медленно. Сегодня 4G существует в крупных городах, таких как Москва, Санкт-Петербург и так далее. Медленно, но верно идет распространение в другие регионы. Если вы собираетесь покупать планшет или ноутбук с поддержкой LTE, то проконсультируйтесь у местных мобильных провайдеров, обеспечивается ли такая функция.

Еще одна опасность, с которой может столкнуться пользователь - это несовместимость стандартов. Несмотря на то, что модуль LTE работает по четкой технологии, полосы частот и методы формирования сигнала отличаются в разных странах. Поэтому такие популярные в последнее время пути покупки, как eBay, Amazon и разные посредники для приобретения товаров из Европы или Китая, могут сыграть злую шутку. Планшет, оснащенный LTE импортного стандарта просто не будет работать в мобильных сетях постсоветского пространства. Нужно покупать устройство, ориентированное на использование в конкретной стране.

Однако все не так мрачно. При покупке пользователь получает устройство, которое способно работать в сетях последнего поколения. К тому же оно полностью обратно совместимо. 4G-модуль будет также уверенно работать в сети и старых сетях 2G EDGE/GPRS. Никаких проблем со связью не будет.

Покупая планшет с LTE, можно получить гарантированное техническое соответствие последним достижениям связи. Стандарт LTE не зря назван «долговременным развитием». Рассмотрим подробнее, что это означает.

Перспективы построения инфраструктуры LTE

Пока что сети формата 4G сводятся к структуре передачи данных для мобильного устройства. Однако широчайшая полоса пропускания и возможности построения сети таковы, что в будущем ожидается глобальная интеграция. Сети LTE объединят почти все:

• мобильные телефоны
• планшеты и ноутбуки
• устройства мультимедиа
• охранные и сигнальные системы
• структуры видеонаблюдения городов
• службы контроля дорожного движения
• сервисы заказа билетов, услуг
• онлайн-банкинги, банкоматы и терминалы оплаты
• аварийные службы, в том числе и с автоматическим оповещением.

Можно продолжать еще долго. В единое цифровое пространство с помощью сетей LTE в будущем будет связано все, включая бытовые приборы. Например, уже сейчас можно вывести сигнал «видеоняни» на планшет и быть всегда уверенным, что с ребенком все в порядке. А спустя несколько лет подобное будет восприниматься так же естественно, как включение света с наступлением темноты.

Отвечая на вопрос: «Что значит LTE в ?» можно сказать просто. Приобретая устройство с LTE, пользователь получает возможность долго и уверенно идти в ногу со временем. Это действительно новый стандарт связи, который будет развиваться и использоваться очень долго. У него есть все шансы стать средством глобальных коммуникаций.

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.

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.