Технология lte что это
Что такое LTE и 4G от МегаФона
Что такое LTE? Это и есть 4G? Какое оно бывает, почему нельзя купить LTE-терминал в Америке и работать на нем в Европе? Эти, и не только, вопросы возникают у любого человека столкнувшегося с LTE.
Теория.
LTE – Long Term Evolution, эволюция с «хорошей» перспективой (про перевод можно поспорить, но именно такой вариант близок к сути). Согласно 3GPP стандарту 4G соответствует LTE Advanced, таким образом это еще не эталонный 4G. LTE, в определенных кругах, называют pre-4G. Не будем огорчаться и рассмотрим подробнее LTE.
В радиочасти применены новые методы модуляции: OFDM на downlink и SC-FDMA на uplink. Технология MIMO которая применялась и в HSPA+(2х2 антенн), получила дальнейшее развитие (4х4 антенн и более, в зависимости от релиза 3GPP и поддержки терминалами).
Всё это помогло получить большую пропускную способность радиоинтерфейса (300 Mbit/s на Downlink и до 75 Mbit/s на Uplink). Забегая вперед, скажу, что на тестовой базе мы получали скорости 80 – 85 Mbit/s на downlink.
Нельзя не упомянуть методы доступа с частотным (FDD) и временным (TDD) разделением каналов, которые вместе с разными несущими частотами мешают нам пользоваться одним терминалом, например в России и США. (все частотные диапазоны, одобренные со стороны 3GPP для применения в LTE, можно посмотреть здесь) Хотя ведущие производители LTE-оборудования уже интегрируют обе технологии в одном чипе, что позволит избежать указанных неудобств.
Преимущество FDD – более низкая интерференция между соседними BS и более высокая скорость в Downlink на одинаковой с TDD ширине канала (скорость downlink в TDD на канале 20 МГц соответствует скорости в FDD на канале 15 МГц). TDD с другой стороны, более эффективно использует ресурсы при асимметричном канале (каким и является канал в мобильной связи), поскольку в TDD возможно регулировать соотношение ресурсов для downlink/uplink. Поэтому, как FDD, так и TDD нашли своё место в современных сетях LTE.
Кардинальные изменения коснулись и ядра сети. В LTE забыли про старый, добрый ОКС7 и перешли на новый протокол — DIAMETER (на базе IP). Все сигнальные интерфейсы между элементами сети работают по протоколу DIAMETER, за исключением legacy 3G элементов, соединения с которыми происходят по SIGTRAN (опят же IP).
LTE в мире.
Европа
В качестве исторической справки, давайте посмотрим на самую первую в мире LTE сеть, запущенную в Европе 14 декабря 2009 года. Сеть была введена в эксплуатацию оператором TeliaSonera в Стокгольме и Осло. Сеть покрывала центральные районы столиц Норвегии и Швеции – порядка 150 000 людей в Осло, и 300 000 в Стокгольме. Ожидаемые скорости передачи данных – от 20 до 80 Mbit/s. Так же интересный момент заключается в том, что оборудование для радиочасти и ядра сети в Осло поставляла компания Huawei, а в Стокгольм – Ericsson.
Сколько же стоит первым в мире получить беспроводной широкополосный доступ?
По данным интернет журнала Light Reading:
По данным на 2012 год, абонентская база пользователей LTE компании TeliaSonera достигла 100 000 пользователей в 7 странах на территории Балтики и Скандинавии.
Америка
В Америке одна из первых LTE-сетей была запущена оператором Verizon. По состоянию на начало декабря 2010 года сеть охватывала 38 американских городов, предлагая скорость передачи данных 5-12 Мбит/сек на downlink и 2-5 Мбит/сек на uplink.
По последним данным компании Verizon, покрытие сети LTE составляет 75% населения США и присутствует в 371 городе.
По данным аналитического агентства Mosaik Solution, покрытие сети LTE компании Verizon выглядит немного скромнее. Также присутствует сравнение с покрытием сети оператора AT&T:
В целом, в мире, по последним данным ассоциации GSA (Global Semiconductor Alliance) ведется планирование к строительству или уже развертывается 292 LTE сети в 93 странах, включая 96 сетей, которые уже запущены в коммерческую эксплуатацию в 46 странах.
В дополнение, еще 55 мобильных операторов в 11 странах запускают пилотные сети LTE.
Таким образом, получается, что 347 операторов в 104 странах на текущий момент инвестируют в сети мобильной связи на базе технологии LTE.
По оценкам той же ассоциации на 31 декабря 2012 года будет запущенно в коммерческую эксплуатацию 152 сети в 65 странах.
LTE МегаФон. Как из одной сети получить две.
Благодаря совместной работе с Скартел был решен вопрос «Лицензии на частоты»,
Но это не единственная область сотрудничества. 3GPP разработала концепцию MOCN(Multi-Operator Core Network). Зачем строить две плохих радиосети, если можно построить одну хорошую, и в неё включить два ядра?
Основной принцип позволяющий использовать шаринг LTE, это передача на eNodeB по широковещательному каналу PLMN ID (Public Land Mobile Network ID состоящий из Mobile Country Code и Mobile Network Code). eNodeB использует PLMN ID для выбора сети и в свою очередь MME.
По этому принципу пошли и мы. Имея хорошую инфраструктуру, построенную еще при развертывании 3G, мы, совместно с Скартел, включили радиочасть LTE – eNodeB, запущенные на тех же площадках 3G баз, в уже готовый транспорт. Это значительно ускорило развертывание сети. Конечно, сама транспортная сеть так же совершенствуется и улучшается.
Касательно настройки ядра сети (EPC): помимо настройки самого оборудования, производилась настройка сигнальных соединений HSS и MME по DIAMETER, и их же с элементами 3G по SIGTRAN (SGSN, MSC). Все понимали, что помимо возможности получить сервисы сети LTE, нам нужен будет также «бесшовный» переход терминала между сетями LTE-3G-2G. Речь идет только о пакетной передаче данных, так как в LTE нет CS (circuit switching) домена, и, следовательно, предоставление голосового вызова CS – невозможно. Средствами LTE (VoLTE — Voice Over LTE) организация передачи голоса предусмотрена, но при наличии развернутой и функционирующей IMS (IP Multimedia Subsystem) сети, которой в данный момент — нет. Как быть?
И опять к нам на выручку приходит консорциум 3GPP. 3GPP была разработана процедура предоставления голосового сервиса в LTE сети на ранней стадии, пока нет полноценного IMS, посредством использования CS домен 2G/3G сетей. Данная технология называется CSFB (Circuit Switched Fallback). Основная идея заключается в том, что при исходящем/входящем вызове в сети LTE, происходит «выталкивание» абонента из 4G в 2G/3G сеть, посредством обмена сигнальными сообщениями между MME и MSC. В этом случае голосовой вызов проходит по стандартной процедуре для CS домена.
Казалось бы всё, передача данных и голос есть – сеть запущенна. Но, еще предстоит настроить роуминг между сетями LTE, и сетями LTE-UMTS-GSM, VoLTE (в перспективе) и другие услуги.
Но это уже совсем другая история. LTE и LTE-Advanced довольно интересная и объемная тема, поэтому если будет интерес, мы готовы продолжить и сформировать цикл статей и рассмотреть технологию более детально.
LTE, что это такое в телефоне, планшете?
Что такое ЛТЕ в телефоне?
Для начала отметим, что это такое, LTE в телефоне, как локальное устройство.
LTE — это радио-модуль, работающий в широком частотном диапазоне с возможностью дифференциации данных по каналам. Если говорить простым языком — это сеть, которая позволяет разделить нагрузку на каналы и одновременно использовать телефонию и иные услуги связи.
Теперь обсудим, что такое ЛТЕ в телефоне с точки зрения технологии. Это современный стандарт беспроводной передачи данных, построенный на базе IP-технологий. Основные цели создания таковы:
Выделим основные характеристики технологии:
Все крупные операторы поддерживают стандарт LTE – Билайн, Мегафон, МТС и Теле2. Для полноценного использования необходимо наличие смартфона, который поддерживает протоколы сети.
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. Это сетевая технология, который был разработан исключительно в сетях для смартфонов. При его разработке за основу были взяты другие ранее созданные стандарты, такие как GSM, UMTS. Тем не менее LTE с ними не совместим и работает на других частотах.
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. И разработчики обещают большие изменения в будущем. Основным направлением в развитии станет упрощение путешествия пакетов с информацией. Рассмотрим основные особенности LTE:
Технология передачи данных
Сеть нового поколения предоставляет возможность соединения на скорости до 100 Мбит/сек (теоретически максимальная скорость). В реальности она на порядок ниже, все равно технология значительно опережает предыдущий стандарт. В основе лежит пакетная передача данных MIMO, и система кодирования OFDM. Благодаря распределению передающих антенн корреляционная зависимость полностью исключена. В разных странах связь работает на различных диапазонах. Даже разные операторы связи внутри страны нередко используют различные частотные диапазоны.
Сравнение с 3G
Если сравнить два последних поколения сети, действующее и только развивающееся, то получатся следующие выводы:
Все это несомненные превосходства новой сети. Но есть и недостатки, 3G за время своего существования может похвастаться обширной зоной покрытия. LTE сегодня присутствует только в ряде крупных городов страны.
LTE и 4G
Оба стандарта относятся к одному поколению, они имеют ряд отличий. Эти технологии нельзя считать одним и тем же.
В чём разница, у LTE по сравнению с 4G:
Скорость 4G LTE
Самым главным критерием, который особенно интересует абонентов, т.е. пользователей сетей 4G LTE, является скорость передачи данных. А скорость прежде всего зависит от ширины (полосы) частотного диапазона того или иного оператора, а так же типа дуплекса, используемого в сети.
Данные показатели характерны для сетей LTE cat.4, которые в данный момент наиболее распространены.
В сетях LTE-Advanced (LTE cat.6, LTE cat.9 и т.д.) происходит агрегация, т.е. суммирование полос на разных частотных диапазонах, таким образом достигается существенный прирост скорости 4G LTE. К примеру, если сложить полосу 10 МГц из одного диапазона и полосу 20 МГц из другого диапазона, получим полосу 30 МГц и скорость 225 Мбит/с. В некоторых странах уже сейчас работают агрегации до четырёх полос (LTE cat. 12), что даёт скорость до 600 Мбит/с и выше. Самая современная на данный момент (конец 2020 года) категория LTE — это LTE cat.20 с агрегацией семи каналов по 20 МГц (7×20 = полоса 140 МГц) и скоростью до 2000 Мбит/с. Это огромная скорость передачи данных для беспроводных сетей.
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. В таком случае роутер раздаёт получаемый от модема интернет по воздуху через Wi-Fi или по проводу через Ethernet. 4G-роутер — это тот же роутер, только с интегрированным внутрь модемом.
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.
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). Наши специалисты определят тип сигнала, замерят его параметры, подберут соответствующее оборудование для обеспечения быстрого и стабильного выхода в Интернет через сеть 4G LTE.
Положительные стороны применения технологии LTE в мобильных гаджетах
Теперь рассмотрим положительные моменты, которые вносит вместе с собой технология LTE и 4G.
Если у вас в смартфоне соединение LTE, это:
Обычно, высокая скорость интернета позволяет расширять услуги и снижать скорость за интернет.
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. Конечно же, приведенные цифры являются показателями тестов при наилучших условиях. Пользователь сможет пользоваться сетью значительно с меньшей скоростью. Тем не менее разница ощутима.
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 2012 году была разработана улучшенная версия — LTE Advanced, то есть продвинутый. И он был назван самым совершенным среди доступных на сегодня. Мобильную сеть с LTE-A можно встретить существенно реже. После тщательного её тестирования МСЕ (союз электросвязи) признал, что она максимально подходит на звание 4G.
Операторы связи, предоставляющие услуги LTE и 4G в нашей стране
Как я уже упоминал, в России существует главная четверка операторов. Они же, главным образом нас этим соединением через карманные роутеры и модемы и снабжают.
Смартфоны с LTE-A
В настоящее время в Россию большая часть смартфонов поступает с поддержкой LTE-Advanced, а не только LTE (или 4G LTE, подписанного так в исключительно маркетинговых целях). Чтобы убедиться в этом, нужно изучить поддерживаемые телефоном стандарты связи. Это обычно указывается в характеристиках смартфона. Если среди стандартов будет фигурировать LTE-A, то это станет свидетельством того, что мобильное устройство действительно может работать в сетях 4G.
Включение и отключение
Поддержка ЛТЕ зависит от нескольких факторов:
Для корректной работы необходимо удостовериться, что ваш мобильный поддерживает новые технологии – узнать это можно в спецификации мобильного или непосредственно в салоне связи при покупке.
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:
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.
Для Айфон
Рассмотрим подключение и отключение технологии LTE в смартфонах Айфон:
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.
Сеть LTE
Стандарт LTE (зарегистрированная торговая марка ETSI) считают эволюционным продолжением GPRS, UMTS. Изменение касаются преимущественно ядра сети. Разработчики сделали спецификацию частью третьего поколения, однако перекрывающие возможности спецификации позволили внедрить понятие 3G+. Маркетологи немедленно начали анонсировать «четвёртое» поколение сотовой связи. Инновация потребовала изменить план частот, многие страны оказались неготовыми предоставить мобильным телефонам требуемые диапазоны.
Изначально точка зрения ITU-R признавала LTE четвертым поколением. Однако последующие шаги вынудили отменить первоначальную трактовку. Следовательно, нельзя одних маркетологов винить в возникшей путанице. Скажем больше, организациям потребовалось ввести уточняющий термин «настоящий 4G», чтобы произвести синхронизацию выпущенных спецификаций и новых WiMAX 2, LTE-A (Advanced).
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. Сделанное существенно уменьшило латентность передачи. Беспроводной интерфейс полностью отбрасывает обратную совместимость. Даже спектр изменился: созданы масштабированные ширины спектра сигнала диапазона 1,4..20 МГц. Обеспечиваются скорости:
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). TeliaSonera использовала полосу 10 МГц (максимально оговорённая стандартом – 20 МГц), применяя метод передачи данных «единственного входа – единственного выхода». Физический слой обеспечил скорости:
Реальные цифры оказались ниже.
Временное деление
Полное название версии стандарта – LTE-TDD. Результат совместной работы Huawei, Datang Telecom, ZTE, China Mobile, Nokia, Samsung, Qualcomm, ST-Ericsson. Иногда маркетологи, компании используют иной акроним – TD-LTE. Последний вариант выдуман, исходными документами разработчиков архитектура не упоминается.
Временное деление предоставляет потокам загрузки-выгрузки единую частоту. Становится возможным гибко подстраивать направление согласно потребностям абонента. Второй особенностью назовём использование иных диапазонов, нежели задействованы частотным делением: 1850..3800 МГц. Спектр услуги выходит подешевле, несёт меньше трафика. Частичное взаимное пересечение с WiMAX делает возможной модернизацию в сетях.
Технологии частотного, временного деления используют одинаковое на 90% ядро. Результат – перекрёстная эксплуатация обеих вариантов сетями одного оператора. Компании уже занялись выпуском комбинированных моделей (Самсунг, Квалкомм), сочетающих обе инновационные ветви в телефоне.
Частотное деление
Используются спаренные частоты. Дальнейшее повторяет сказанное выше.
LTE Direct
Протокол передачи информации меж устройствами на расстояние приблизительно 500 м. Впервые внедрён компанией Квалкомм. Заручившись поддержкой 3GPP, фирма стандартизировала технологию. Идея быстро обогнала аналогичные возможности Wi-Fi, Bluetooth.
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:
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 2010 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 2010) запустилась Северная Америка, абонентам раздали телефоны Samsung SCH-r900.
Это интересно! Именно TeliaSonera первой некорректно назвала технологию 4G.
Выпуск Galaxy начали 10 февраля 2011 года. 17 марта смартфон поступил в продажу. 7 июля канадский провайдер интернета Rogers Wireless запустил пробную версию, снабдив аудиторию модемами. Следом стали продавать телефоны Samsung, HTС. Первый коммерческий успех сподвиг разработчиков продолжить развитие стандарта:
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 (2010) считают трёх китов:
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%. Квалкомм представила первый чип, комбинирующий обе технологии, дополнив микросхему поддержкой старых форматов (HSPA, EV-DO). Натурные испытания начались в 2010 году, достигнув планки 80 Мбит/с нисходящего потока, 20 Мбит/с – восходящего.
Положительные результаты вызвали повальную заинтересованность новинкой. Главной причиной называют дешевизну развёртывания в сравнении с ядром частотного разделения. 26 мировых операторов занялись тестированием. К марту 2013 число коммерческих сетей LTE-TDD достигло 14 (преимущественно Китай, Южная Корея), LTE-FDD – 142.
Россия
Директор Yota обещал покрыть (2010) 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. Скартел (Yota) решил обжаловать отказ в разрешении использования частот 7 канала. Задачка решалась просто: по состоянию на осень 2010 отведение частот ответственными инстанциями под LTE произведено ещё не было.
3 марта 2011 года новый оператор инициировал подписание меморандума-прошения крупнейшими отечественными провайдерами сотовой связи. Одновременно Yota предложил арендовать новую создаваемую сеть «четвёртого» поколения. Параллельно (2014) биржевыми маклерами выставлены опционы. 15 сентября 2011 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.
Частотная сетка
Структура выделенных диапазонов имеет сложный вид. Частотное деление получило 40 каналов, временное – 16. Каждый назван уникальным именем, упрощающим идентификацию. Частотные:
Нумерация каналов прерывается, начинаясь заново с 65:
Перечень стран, запустивших LTE
Отбрасывая заявления маркетологов, нужно признать: одно дело произвести первый запуск, другое – заставить абонентов пользоваться услугой. Приведём реальное покрытие сетями некоторых стран:
Тайвань использует технологию на 83%, одновременно покрыт сетями Wi-Fi.