Статья о понятии сетей 4G LTE, их возможностей, использования в Смартфонах, Айфонах, планшетах.

Навигация

Что такое LTE?

Английский перевод определяет значение, как долгосрочный прогресс. Практически, понятие LTE, это правила и нормы беспроводной высокоэффективной передачи данных на большие расстояния с помощью средств связи, а именно; сотовых телефонов, планшетов, смартфонов, айфонов.

Правила и нормативные документы сетей базируются на системе глобальных всемирных правил GSM/EDGE, которые приняты для увеличения скоростных характеристик и пропускной способности каналов связи между двумя станциями. Правила, нормы, постоянно совершенствуются, улучшаются, изменяются, параллельно с развитием научных исследований.
Стандарт LTE поддерживает сети GSM/UMTS, CDMA2000, соответственно, по всему миру используются определенные правил, хотя рабочие частоты сотовых операторов могут быть различными.

Понятие 4G LTE

Понятие подразумевает использование всемирных норм и правил в сетях 4G. Передача информации по сетям 4G осуществляется со скоростью, развиваемой до 100 Мбит в секунду.
Собственно, 4G и LTE, названия одного и того же стандарта.

LTE связь, интернет в мобильном телефоне (смартфоне)

Рассмотрим, как совершенствовалась система передачи данных в 21 веке:

• сети 2G (2000 год), скорость передачи данных до 20 кБит в секунду. Сеть рассчитана на передачу текста, картинки, голосового сообщения, мультимедийной информации.
• сети 3G, (основной пик внедрения и развития 2010 год), скорость передачи данных до 3-х Мбит в секунду. Сеть рассчитана на организацию видеосвязи, просмотров фильмов на мобильном телефоне, поиск информации в интернете.
• сети 4G LTE, (пик развития и внедрения 2010-2017 гг), скорость передачи информации до 5 ти Мбит в секунду.

Сети LTE рассчитаны на высокоскоростной интернет, видео, аудио, конференц связь, мобильную связь, коммерческую мобильную связь, телевизионную медицину, проекты по поддержанию безопасности общественного порядка, транспортного управления с высоким потенциалом передачи данных.
Смартфон, является самым современным телефоном сотовой связи, именно в нем, поддерживается стандарт LTE 4G. Спрос на гаджет с высокоскоростной системой передачи информации, скоростного интернета растет с каждым днем.
Скорость передачи информации Смартфона:

• 100 Мбит в секунду при приеме сигнала, то есть, при скачивании информации или работе в интернете, например.
• 50 Мбит в секунду, скорость при отдаче, т.е скорость выдачи информации при запросе ее в интернете.
• теоретические значения показателей смартфона LTE 4G, 300 Мбит в секунду при приеме, 170 Мбит в секунду при выдаче информации.

Вывод: смартфоны LTE 4G технологий имеют огромные возможности использования высокоскоростного интернета, просмотров фильмов в режиме онлайн, общения по Скайпу и так далее. Поскольку смартфоны поддерживают сети 2G и 3G, они свободно могут работать при изменении зоны покрытия. Для абонента это переход будет совершено, не заметен.

Возможности и нюансы Смартфона с LTE

• высококачественные характеристики связи.
• доступность цены.
• возможность просмотра видео – онлайн, музыки – онлайн, видеоконференции, видео презентации, игры-онлайн.
• использования технологий LTE в двух сим карточном смартфоне, поддерживающем двух операторов.
• тенденция к снижению цены в зависимости от многократно растущего спроса потребителя и быстрого развития технологий.
• уменьшение таможенного налога на ввоз продукции.

Нюанс использования смартфонов LTE заключается в определенных границах диапазона частот на территории Российской Федерации. Частота смартфонов от производителей не всегда вписывается в этот диапазон. Однако, альтернатива всегда есть, это производители устройств Оптимус G, LG Оптимус F5, Sony Xperia, Samsung Galaxy Экспресс, работающие в диапазоне частот, соответствующим российским стандартам.
Примечание: Рабочая частота указана в инструкции к изделию. Технологии не стоят на месте, появляется все больше моделей, частота которых находится в доступном для россиян, диапазоне.

LTE связь в планшете

Смартфон LTE можно использовать в качестве Wi-Fi роутера. В том случае, если на планшете отсутствует Сеть, следует подключить свой смартфон через сети 4G к интернету, активизировать доступ в интернет в настройках, получить вход в Сеть на ноутбуке или планшете.
Планшет LTE наиболее популярен и оправдан для жителей больших городов, для жителей маленьких городов, районных центров, не имеет смысла доплачивать за пользование интернетом на данном устройстве.
Технологии не стоят на месте. Уже появились первые «ласточки» относительно сетей 5G, где скорость передачи данных развивается до 7 Гбит в секунду, т.е является ультраскоростной. Значит, не далек тот час, когда система LTE будет доступна для любого региона России.

LTE связь в Айфоне

Айфоны от производителя Apple активно поддерживают связь LTE. В новейших типах Айфон 7 и Айфон +7 используются LTE-модемы от фирм-производителей Qualcomm и Интел. В связи с этим активно развивается поддержка устройств в новом диапазоне (1800 МГц) в России. Абоненты, имеющие Айфон 5 и Айпад Мини, также получат доступ к LTE сетям.
Модели Айфон 6 и Айфон 6+ уже работают в диапазоне частот операторов Российской Федерации.
Компания Apple продолжает расширять список частот.

Сети LTE, перспектива развития.

• увеличение характеристик скорости передачи информации для мобильной связи.
• расширение формата услуг, благодаря скоростной передаче информации.
• снижение стоимости услуг мобильной связи, но повышение качества связи.

Следите за новинками в сфере технологий мобильной связи!

Видео: Что такое LTE 4G?

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

Список LTE-частот, на которых работают российские сотовые операторы

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

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

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

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

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

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

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

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

Верхние и нижние частоты

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

Основные режимы LTE

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

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

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

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

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

Технология LTE-advanced (4G+)

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

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

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

Скорость 4G

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

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

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

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

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

Дальнейшее развитие LTE

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

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

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.

Практически все современные смартфоны имеют поддержку LTE, но не все знают, что это такое и можно ли отнести ее к разряду преимуществ. Получается примерно такая картина – обзаведясь новомодным телефоном с данной поддержкой, люди не знают как ее применить на практике. Пытаясь разобраться в этом самостоятельно, как правило, сталкиваются с техническим обозначением, включающим массу сопутствующих терминов, а их хитросплетение, вместо объяснения, еще больше запутывает.

Пытаясь вкратце объяснить, чем является по существу LTE, получается следующее – это современный Интернет-стандарт, предназначенный для мобильных устройств. Ещё проще – промежуточное звено, привычных для всех пользователей 3G и 4G, но при этом, не имеет ни к одному из них прямого отношения, только косвенное. Для полного понимая, необходимо разобраться, в чем заключаются эти отличия.

Расшифровка аббревиатуры – Long-Term Evolution (Долговременное Развитие), что полностью отражает назначение, но не объясняет его особенностей, и в чем они состоят. При подключении , на экране смартфона появляется значок 4G LTE – это своеобразная подсказка, не более, так как связь между двумя стандартами достаточно размыта. Даже сравнивать 2G, 3G, 4G со стандартом современного развития неправильно, он разработан на платформе GSM/EDGE и UMTS/HSPA. Это обеспечивает возростание пропускной способности и скоростных качеств при подключении к сети, параллельно улучшая ее ядро, достигающихся благодаря отличному от того же 4G радио-интерфейсу. Патент принадлежит консорциуму 3GPP — признанному творцу спецификаций предназначенных для улучшения общих показателей и возможностей мобильной телефонии, в его документации определяется как Release 8.

LTE, по сути, относится к обновленным беспроводным стандартом , использующимся операторами сетей GSM/HSPA и CDMA2000, в этом и состоит главное отличие от 2G и 3G. С ними он попросту не совместим, потому что использует более продвинутые методики цифровой обработки при передаче сигнала и его модуляции. К тому же, работает на различных, отдельных от них частотах, используя разные варианты полос, что могут отличаться в пределах страны или региона его использования. Разница между стандартами становится понятнее, если взглянуть на сравнение, приводящее их основные характеристики:

Обзор особенностей технологии

Основные цели, что преследовались при создании LTE – многократное увеличение пропускной способности и скорости, были достигнуты в полном объеме. Способствует этому кардинально новый метод, применимый для цифровой обработки и модуляции, разработанный еще в конце прошлого века, но на практике внедренный лишь 15 лет спустя. Другая поставленная цель – полная реконструкция сетей, направленная на упрощение их архитектуры и переведения на основу IP, для уменьшения задержек при передаче, реализована не в полном объеме. Скорее всего, финальное обновление будет представлено в Release 9, который находится на стадии совершенствования, и пока еще не готовится к выпуску в виде полноценного продукта 3GPP. Возможности 8-го релиза, обеспечивают скорость приема и отдачи, в пределах – 326,4 и 172,8 Мб/с, соответственно, с поддержкой полос пропускаемых частот от минимум 1,4 до максимально 20 МГц. Задержка подключения и передачи , при этом, снижена до показателя — 5 миллисекунд.

Теоретически, радиус действия LTE не ограничен, но на практике это не подтверждается, он всецело зависит от сопутствующих факторов: расстояния источника сигнала, т. е. базовой станции, мощности излучения и радиочастот. Максимальная скорость передачи данных возможна на небольшом удалении, а радиус в 20 км – это абсолютный предел возможности. Для примера можно привести сравнение, включающее расстояние и диапазон частот, необходимые для достижения скорости 1 Мб/с:

1. Работа станции в диапазоне 2600 МГц (применимый большинством российских операторов), способна обеспечить покрытие и указанную скорость, на максимальном расстоянии до 19,7 км.
2. Работа на радиочастоте 1800 МГц (использующийся наиболее часто мировыми операторами), хотя и обладает необходимой емкостью, высокую скорость может предоставить в радиусе 6,8 км.
3. Базовые станции с диапазоном 800 МГц (далеко не самым популярным среди всех операторов), обеспечивают высокую скорость трафика на достаточно большом расстоянии, максимальный радиус действия 13,4 км.

Несмотря на то, что разработчикам стандарта до конца не удалось реализовать его потенциал, модернизация 3G UMTS и работы по упрощению системной архитектуры, имеют положительный результат. В большинстве, это выражено в ее переходе от сложной структуры UMTS цепи, использующей соединение с коммутацией каналов сети, к объединенной и упрощенной инфраструктуре all-IP. А применение беспроводного интерфейса E-ULTRA, ставшего основным, позволило LTE получить следующие особенности и преимущества :

Технологии FDD и TDD

В FDD и TDD заключены основные характеристики сети, с указанием применимых методов разделения каналов – на принимающие и передающие, между мобильным устройством и источником сигнала. Обе технологии, независимо друг от друга, разделяют встречные потоки передачи данных, не допуская их смешивания и пересечения каналов связи. Понять для чего они нужны, несложно, на простом примере: LTE без FDD и TDD – это скоростной автобан со встречным движением. Без этих технологий, он не в состоянии полноценно функционировать. Описывать в связке их применение не очень удобно, у каждой свое назначение, поэтому следует рассматривать их по отдельности.

Технология FDD

Frequency Division Duplexing (дуплексирование с частотным разделением) – радиоканал, при разделении потоков данных, использующий совершенно разные, никак не связанные между собой и непересекающиеся частоты. Благодаря этой особенности, прием и передача могут происходить одновременно , а встречные потоки при этом, никак не мешают друг другу, отсутствуют помехи и это не отражается на пропускной способности FDD. В момент, когда оба канала находятся в активной фазе, сети сохраняют минимальную задержку сигнала и высокую скорость. Технология частотного разделения, обладая рядом преимуществ, применяется большей частью у российских и зарубежных операторов.

Технология TDD

Time Division Duplexing (дуплексирование с временным разделением) – это радиоканал, применяющий одну частоту для разделения потоков данных на входящие и исходящие. Чтобы не допустить их смешивание, предусмотрено 2 разных режима, использующихся поочерёдно в разное время. В определенный момент, в зависимости от активного режима, и для смартфона или планшета, и для базовой станции доступна только одна из функций. Использование одного канала и для приема и для передачи ограничивает пропускную способность TDD, в этом плане, технология намного уступает FDD функционально.

Существует возможность установки ассиметричных отрезков по усмотрению оператора, по причине преобладания передаваемых объемов над принимаемыми, такие меры направлены на повышение пропускной способности. Но в этом есть и негативная сторона – ассиметричные отрезки вызывают задержки симметричной связи. Актуально применение TDD в условиях ограниченности действия частотного диапазона, для обеспечения связью большого числа пользователей, сосредоточенных на небольшой территории.

Положение LTE в России

История использования сети LTE среди российских абонентов началась в Новосибирске, в конце 2011 г., когда Yota официально запустила более 60 базовых станций. До того, как это произошло, осуществлялась работа в тестовом режиме, услуги были доступны местным жителям совершенно бесплатно при наличии соответствующего USB-модема. Следующим из операторов, предоставившим абонентам подключение к новой технологии, стал Мегафон , запустивший ее весной 2012 г. Интересно, что первыми подключили опять-таки жителей Новосибирска, а для москвичей оно стало доступно только спустя 3 недели. На текущий момент, зона покрытия сети LTE охватывает территорию, где проживает около 70% населения страны, но используют ее только 2/3. В целом ситуация нестандартная, если учесть, что уровень покрытия кардинально отличается, в зависимости от конкретного оператора, и в большинстве подключение остается доступным лишь в пределах административных центров отдельно взятых регионов.

По состоянию на конец 2016 г. на всей территории РФ насчитывалось 111500 базовых станций, тогда как годом ранее их было 72200, за 12 месяцев количество их увеличилось почти на 55%. Почти половина станций LTE сосредоточена в Центральном регионе – 41000, наименьшее число в Дальневосточном регионе, где их ровно в 10 раз меньше. В настоящее время наблюдается полноформатная модернизация, особенно в части перехода с CSFD на VoLTE, правда, запуск нового подхода производится пока еще в тестовом режиме. Ситуация усложняется использованием каждым из операторов разных частот и типов радиоканалов. Однако есть надежда, что после заключения договора между МТС и Билайн, о совместной деятельности в развитии технологии, их примеру последуют и другие. Такое сотрудничество необходимо, переход на технологию LTE происходит повсеместно в мире, например, в Южной Корее ее уже используют 97% абонентов, в соседнем Казахстане 81%, в этом он занимает 7-е место, Россия с показателем 49%, только 54-я в рейтинге.

Поддержка LTE мобильными устройствами

Современные гаджеты, как смартфоны, так и планшеты, в подавляющем большинстве, рассчитаны на высокоскоростное соединение с сетью Интернет – это обязательный стандарт. Для них в равной степени важна видеосвязь, просмотр видео в высоком разрешении и прочие проекты, связанные с обменом данных, в этом и заключена степень их функциональности, отраженная в стоимости мобильных устройств.

Бывший диковинкой не так давно 3G, постепенно уходит в прошлое, на фоне молниеносного развития технологий, он уже не отвечает многим требованиям и бывает не в состоянии обеспечить необходимую скорость соединения. Возможность поддержки технологии LTE, заложена в самих смартфонах, планшетах и других гаджетах, это главное и единственное условие для подключения к новому стандарту. В чем она заключается следует рассмотреть детальнее, чтобы понять соответствует ли устройство установленным требованиям.

Характеристики мобильных устройств

Необходимые характеристики гаджетов для подключения, заключаются в основном, в их скоростных особенностях, осуществляющих поддержку нового формата. Выражены они в следующих показателях отдельно взятого устройства:

Преимущества подключения

Вполне очевидно, что высокая скорость Интернет-соединения на мобильных устройствах, имеет большое значение для всех без исключения пользователей. Вряд ли кому-нибудь по нраву бесконечная загрузка или передача не отличающихся большим объемом файлов, в чем бы они ни выражались. А высокая скорость, предоставляемая технологией ЛТЕ, это практически неограниченные возможности в сети:

Недостатки новой технологии

Не обошлось здесь и без недостатков, но они немногочисленны, и в большинстве либо надуманны и относятся к разряду мистификаций, либо исчерпаны, путем модернизации и совершенствования технологии. А потому, даже озвучивать их нет смысла, так как на текущий момент они не актуальны.

LTE в iPhone

Между ними существует историческая связь – первым смартфоном, в который была заложена поддержка новейшего по тем временам стандарта, был iPhone 5-й модели, правда были варианты и не включавшие его поддержку. Но все последующие продукты от Apple неизменно ее содержат. Кроме того, «яблочное» семейство снабжено высокочастотными LTE-модемами на базе Intel или в другой комплектации от Qualcomm. Единственное неудобство в том, что на территории РФ, они работают исключительно в диапазоне 1800 МГц, но список частот в настоящее время расширяется.

4G и LTE – в чем разница

При всех достоинствах нового формата, следует признать превосходство 4G по некоторым пунктам. Они относятся к одному поколению, их часто сравнивают и сопоставляют, но не путают между собой, потому что это далеко не одно и то же. В чем заключается преимущество 4G над LTE:

Может быть, в чем-то ЛТЕ и уступает 4G в смартфоне, но его нельзя отнести к менее развитым. Достаточно будет просто посмотреть статистику, чтобы убедиться в том, что постепенно весь мир переходит на этот стандарт. С чем это связанно, описано выше, а главный посыл содержится в самом его названии – долговременное развитие. И этим все сказано.

Технологии не стоят на месте и это в особенности заметно в сегменте мобильных устройств и коммуникаций. Новые гаджеты устанавливают более высокие стандарты и зарождают новые же потребности и требования, прежде всего, в качестве мобильной связи и скорости передачи информации. Одним из самых интересных и перспективных на сегодняшний день направлений является четвертое поколение связи 4G, которое в теории должно обеспечивать повышенное качество голосового общения и гораздо более высокую скорость работы в интернете.

Чем 4G отличается от предыдущих поколений связи?

Чтобы понять, в чем отличия и преимущества стандарта LTE и есть ли вообще смысл в масштабном переходе на 4G, нужно рассмотреть ключевые отличия данного формата от предшественников, начиная с самого первого поколения. Таковым была аналоговая связь, активно использующаяся вплоть до конца 90-х годов. Огромные по сегодняшним меркам средства связи в специальных чехлах-чемоданах общим весом до 5-7 килограммов – именно они работали на данном стандарте.

С внедрением связи второго поколения на рынке мобильных устройств произошел настоящий переворот. Большинству рядовых пользователей данный стандарт известен под названием GSM. Появилась возможность подключения к интернету. Формат остается популярным и широко используемым и в настоящее время.

Связь третьего поколения качественно изменила представление о скорости работы в сети на мобильных устройствах. К 3G относится несколько беспроводных технологий, наиболее популярными из которых являются стандарты UMTS, EV-DO и CDMA2000. В теории максимальная скорость загрузки должна составлять 21 Мбит/сек. На практике же эти показатели редко доходят даже до 5 Мбит/с. Видео в режиме онлайн смотреть, конечно же, не особо комфортно, но для обычного серфинга в интернете в большинстве случаев хватает. Однозначно быстрее, чем тот же EDGE, и это, при отсутствии альтернативы, очень радует.

Что касается 4G, то официально утвержденной полноценной сети такого формата в мире еще нет. Чтобы уполномоченная организация официально «признала» данный протокол, нужно, чтобы он обеспечивал передачу данных с невероятными по сравнению с предыдущими поколениями связи скоростями: 100 Мбит/с для мобильной электроники и 1 Гбит/с для стационарных устройств с возможностью выхода в интернет. Наиболее перспективными технологиями, у которых при грамотном подходе есть все шансы называться полноценным 4G, это протоколы WiMAX и LTE.

Основные особенности и характеристики стандарта LTE

Принцип технологии LTE становится хорошо понятным из расшифровки данной аббревиатуры: «Long Term Evolution». В литературном переводе на русский язык данное выражение означает «долговременное развитие». Компании, занимающиеся разработкой стандарта, принимают во внимание все ошибки и неудачи перехода с одного формата связи на другой. Как показывает практика, главной проблемой является обеспечение совместимости новых технологий со старым оборудованием и, конечно же, расходы, требующиеся для полноценного перехода.

В теории LTE-соты будут способны обеспечивать максимально качественную связь на расстоянии до 100 км. Это в особенности актуально для труднодоступной и малонаселенной местности. Для сравнения максимумом для наиболее распространенного на сегодня формата связи является расстояние в 30 км. То есть компаниям сотовой связи будет гораздо выгоднее установить одну точку 4G, нежели несколько 3G или GSM вышек.

Новый формат должен обеспечивать более высокое качество головой связи. GSM и 3G сети передают голос в полосе до 3,5 кГц, что является довольно скромным показателем. Современные же технологии будут способны передавать голос в полноценном режиме, т.е. от 20 Гц до 20 кГц. На практике это должно обеспечивать максимально правдоподобное и реалистичное звучание, словно собеседник говорит не по телефону, а находится рядом.

В настоящее время специалистами различных стран ведутся активные работы по усовершенствованию и развитию формата связи, специалисты постепенно подбираются к упоминавшимся ранее значениям скорости передачи данных. На текущий момент максимум, которого удалось добиться, составляет 173 Мбит/с на загрузку информации из сети и 58 Мбит/с на отдачу. На практике же эти цифры нередко снижаются до 10 и более раз, но даже в таких условиях «неполноценный» 4G уверенно превосходит по скорости связь третьего поколения.