Беспроводные сети lte. Поддержка голосовой связи в сети LTE

Что такое 4G (LTE)? Согласно Википедии LTE (буквально с англ.Long-TermEvolution- долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE) - стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными (модемов, например). Он увеличивает пропускную способность и скорость за счёт использования другого радиоинтерфейса вместе с улучшением ядра сети. Стандарт был разработан 3GPP (консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии). Беспроводной интерфейс LTE является несовместимым с 2G и 3G, поэтому он должен работать на отдельной частоте. В России для LTE выделено три частотных диапазона - 800, 1800 и 2600 МГц.

LTE FDD и LTE TDD

Стандарт LTE бывает двух видов, различия между которыми довольно существенны. FDD - FrequencyDivisionDuplex (частотный разнос входящего и исходящего канала) TDD - TimeDivisionDuplex (временной разнос входящего и исходящего канала). Грубо говоря, FDD - это параллельный LTE, а TDD - последовательный LTE. Например, при ширине канала в 20 МГц в FDD LTE часть диапазона (15 МГц) отдаётся для загрузки (download), а часть (5 МГц) для выгрузки (upload). Таким образом каналы не пересекаются по частотам, что позволяет работать одновременно и стабильно для загрузки и выгрузки данных. В TDD LTE всё тот же канал в 20 МГц полностью отдаётся и как для загрузки, так и для выгрузки, а данные передаются в ту и другую сторону поочерёдно, при этом приоритет имеет всё-таки загрузка. В целом FDD LTE предпочтительнее, т.к. он работает быстрее и стабильнее.

Частотные диапазоны LTE, Band

Сети LTE (FDD и TDD) работают на разных частотах в разных странах. Во многих странах эксплуатируются сразу несколько частотных диапазонов. Стоит отметить, что не всё оборудование умеет работать на разных "бэндах", т.е. частотных диапазонах. FDD-диапазоны нумеруются с 1 по 31, TDD-диапазоны с 33 по 44. Существуют дополнительно несколько стандартов, которым еще не присвоены номера. Спецификации на частотные полосы называются бэндами (BAND). В России и Европе в основном используются band 7, band 20, band 3 и band 38.

В России для сетей 4-го поколения на сегодня используются четыре частотных диапазона:

В качестве примера приведу распределение частот среди основных российских операторов связи в диапазоне LTE2600 (Band7):

Как видим из этой схемы, Билайну досталось всего 10 МГц. Ростелекому тоже досталось только 10 МГц. МТС - 35 МГц в Московском регионе и 10 МГц по всей стране. А Мегафону и Yota (это один и тот же холдинг) досталось аж 65 МГц на двоих в Московском регионе и 40 МГц по всей России! Через Yota в Москве виртуально работает только Мегафон в стандарте 4G, в других регионах - Мегафон и МТС. В диапазоне TDD по всей России кроме Москвы будут работать телевидение (Космос-ТВ и др.).
Полное распределение частот операторов сотовой связи в России см. .

Сети 4G LTE в России

Распределение частот среди операторов по регионам России можно найти .

Для тех, кому трудно запомнить номера диапазонов-бэндов или под рукой нет подходящего справочника, рекомендую небольшое андроид-приложение RFrequence , скриншот которого приведен ниже.

Категории LTE

Абонентские устройства классифицируются по категориям. Наиболее распространенными на сегодня являются устройства 4-й категории CAT4. Это означает что максимально достижимая скорость мобильного интернета на прием (downlink или DL) может составлять 150 Мбит/секунду, на передачу (uplink или UL) – 50 Мбит/с. Важно отметить, что это максимально достижимая скорость в идеальных условиях – главные из которых - вы недалеко от вышки, кроме вас в соте больше нет абонентов, к базовой станции подведен оптический транспорт и др. Наиболее распространенные категории абонентских устройств приведены в таблице.

Таблица требует некоторых пояснений. Здесь упомянута «агрегация несущих» и «дополнительные технологии». Попытаюсь пояснить, что это такое.

Агрегация частот

Под словом «агрегация» в данном случае понимается объединение, т.е. агрегация частот – это объединение частот. Что это означает – попытаюсь объяснить ниже.
Известно, что скорость приема передачи зависит от ширины канала передачи. Как мы видели из таблицы в предыдущем разделе, ширина канала на загрузку, например, МТС равна 10 МГц в диапазоне Band7 (кроме Москвы), на отдачу также 10 МГц. Чтобы увеличить скорость загрузки оператор перераспределяет купленные им частоты в соотношении 15 МГц на загрузку и 5 МГц на отдачу. Аналогично поступают и другие провайдеры.

Однажды кому-то из разработчиков пришла в голову светлая мысль – а что, если передавать сигнал не на одной несущей частоте, а на нескольких одновременно. Тем самым расширяется канал приема/передачи и скорость теоретически значительно возрастет. А если еще каждую несущую передавать по схеме MIMO 2х2, то получаем дополнительный выигрыш в скорости. Такая схема приема-передачи получила название «агрегации частот».Именно эту схему использует интернет 4G+ или LTE-Advanced (LTE-A).

В таблице указано, что для Cat.9, нужно, чтобы передатчик и приемник умели передавать и принимать сигнал на трех несущих частотах (в трех бэндах) одновременно, ширина каждого канала должна быть не менее 20 МГц. Для Cat.12 необходимо дополнительно, чтобы антенные устройства были соединены по схеме MIMO 4х4, т.е. фактически нужно 4 антенны на приемной и передающей стороне. Загадочные символы 256QAM означают определенный вид модуляции сигнала, позволяющий более плотно упаковывать информацию. Желающих более детально ознакомиться с этой темой могут начать знакомство с материалом в статье в Википедии и с тамошними ссылками.

Категорирование приемных устройств

Схема агрегирования частот активно развивается российскими провайдерами, заключены много соглашений о взаимном использовании частотных диапазонов, реконструируется антенное хозяйство базовых станций. Однако есть одна проблема – на приемной стороне абонент должен уметь принимать сигнал на нескольких несущих частотах одновременно. Далеко не все смартфоны, планшеты и модемы поддерживают агрегацию частот и, следовательно, не могут работать в 4G+.

Начиная с 2016 года в документации к смартфонам указываются частотные диапазоны (бэнды) и категорию LTE,в которых они умеют работать. Например, для смартфона выпуска 2017 г. Huawei P10 Plus помимо прочих параметров указано:

Кроме того, этот смартфон имеет встроенную антеннуM IMO 4x4 и соответствующий модем, позволяющий обрабатывать сигналы сразу на двух несущих частотах. Если ваш смартфон поддерживает агрегацию частот, то вкладка «настройка» > «мобильная сеть» будет выглядеть примерно так:

Если это так, то ваш смартфон поддерживает LTE-A.

Таким образом, производители смартфонов начали догонять сотовых операторов. К сожалению, нельзя сказать того же о производителях модемов. До сих пор самый производительный модем дает максимальные скорости 150/50 Мбит/с, т.е. принадлежит Cat.4. Пока это обстоятельство не слишком огорчает, т.к. такие скорости, если будут достигнуты на практике, заслуживают восхищения. Однако, производство мобильных роутеров, похоже, начинает догонять смартфоны. На рынке стали появляться роутеры Cat.6 от Huaweiи Netgeer (не поддерживает российские бэнды). Так роутер Huawei E5787s-33a можно купить на AliExpress примерно за 10 тыс. руб.

Надо сказать, что реальные скорости, достигаемые в режиме 4G+, далеки от заявленных, но они значительно выше, чем в простом режиме 4G. Автором проведен ряд экспериментов в Москве, где не трудно найти LTE-A (оператор Мегафон), со смартфоном Cat.12, результаты которых показаны на скриншотах. Первый скриншот – скорости для LTE-A (агрегация частот включена), второй скриншот для LTE (агрегация частот выключена). Отмечу, что почему-то при выполнении скриншота у значка 4G+ пропадает плюсик. Почему – не знаю, при тестировании плюс был – см. скрин.

Было проведено по шесть измерений для каждого режима. Скорости при включенной агрегации частот в среднем заметно выше, хоть и не в разы. Измерения проводились вблизи вышки, днем.

Желающим поэкспериментировать с LTE-A

Если в вашей местности появился LTE-A, в чем вы убедились, измерив частоты выбранного вами оператора (провайдер раздает интернет на двух частотах, например, LTE800 и LTE2600, т.е. использует сочетание В7+В20) и у вас руки чешутся попробовать что это такое, то можете попытаться использовать схему из двух MIMO-антенн с диплексерами.

После запуска приложения, зайдите в его настройки и поставьте галочку на пункте "Определять частоты GMS/UMTS/LTE".

Затем на основном экране должна отобразиться интересующая вас информацию об используемом частотном диапазоне.

В нашем случае смартфон подключился к сети Tele2 по стандарту 4G на частоте 1800 МГц (band 3).

Мы привыкли, что нас окружают мобильные устройства. Все они, как правило, подключены к интернету, который предоставляет нам возможности неограниченного общения, учебы, работы, развлечений. Сегодня без доступа к сети мы даже не можем представить свою жизнь!

Поскольку обычный, проводной интернет (как, впрочем, и использование точек доступа Wi-Fi) не дает той свободы действий, которую может предоставить мобильный интернет, соответственно, на портативных устройствах (смартфонах, планшетах) мы используем именно последний. Услуги такого интернета предоставляются операторами мобильной связи при помощи SIM-карты. О том, как работает такая сеть и что нужно для того, чтобы иметь возможность пользоваться мобильным интернетом постоянно, расскажем в данной статье.

Что такое мобильный интернет?

Итак, из самого словосочетания, представленного выше, становится понятно, что это - формат связи устройства со Всемирной сетью, который предполагает отсутствие каких-либо проводов или ограничений, связанных с дальностью перемещения устройства (в разумных пределах). Это значит, что вы не должны находиться возле Wi-Fi-передатчика для того, чтобы иметь доступ к интернету. Пользователь имеет возможность сидеть в социальных сетях в дороге, на даче и даже за городом, проверять почту, читать новости и выполнять прочие подобные задачи на свое усмотрение. Единственное ограничение, разумеется, - это необходимость пребывать в зоне покрытия вашего оператора. Скажем, поехать в тайгу, где «не ловит» даже мобильная сеть, и ждать, пока загрузится ваша страница «ВКонтакте», бессмысленно.

Форматы связи

Такой интернет, который не требует подключения к проводам и передается на большие расстояния, функционирует в разных форматах и на определенных диапазонах частот. В зависимости от этого выделяют 3 формата связи: 2G, 3G и 4G (LTE). По сути, это просто разные поколения соединения, которые указаны в порядке возрастания их «инновационности».

Нас больше всего, конечно, интересует самый новый формат - то, что такое LTE (в смартфоне или планшете эта маркировка, которая указывает на возможность работы в формате 4G). Он считается наиболее передовым в мире, поскольку был введен в действие относительно недавно. Сегодня как в России, так и во всем мире, операторы строят сеть для передачи данных с применением технологии LTE. Соответственно, и абонентская база пользователей таким интернетом растет с каждым днем.

LTE (4G) - это...

Таким образом, связь 4-го поколения - это формат предоставления услуг мобильного интернета, который уже доступен и пользователям из РФ. От предыдущих поколений, собственно, такая связь отличается механизмом передачи и иной технологией. Таким образом, LTE обладает некоторыми особенностями. В их число входит, например, более высокая скорость скачивания.

Для сравнения на практике: формат 2G может загрузить фильм за 6-7 часов, интернет третьего поколения - примерно за час; тогда как интернет LTE способен сделать это за 10-15 минут.

Чтобы понять, что такое LTE в смартфоне, с которого фильмы, как правило, не скачивают, приведем такой пример: скорость загрузки песен в сети интернета 4-го поколения превышает аналогичный параметр в сетях 3G в 10-15, а 2G - почти в 40 раз! Впечатляет, не правда ли?

Устройства, которые поддерживают 4G

Еще одной особенностью сети LTE являются устройства, которые способны поддерживать этот тип связи. Дело в том, что не каждый аппарат, принимающий SIM-карту, может функционировать в диапазонах этого типа связи. Чтобы узнать, имеют ли смартфоны 4G (LTE) поддержку, нужно обратиться к характеристикам моделей. Некоторые производители также указывают поддержку работы с 4G еще и в названии телефона или планшета. Приведем краткий тому пример.

На сайте интернет-магазина вы можете увидеть, что продается смартфон Asus Zenfone 5 (LTE). Очевидно, что именно последняя приставка и указывает на то, что это устройство сможет работать со скоростным мобильным интернетом. Если же в названии будет отмечено просто «3G», то, скорее всего, устройство не поддерживает связь четвертого поколения.

Смартфоны с LTE на Android

Если вы хотите использовать скоростной мобильный интернет в будущем, предлагаем обзор смартфонов LTE - наиболее популярных устройств, функционирующих на ОС «Андроид», которые дадут возможность работать в сети 4-го поколения.

Для начала следует отметить, что к таким относятся преимущественно самые новые флагманские модели. Это обусловлено, в первую очередь, малым сроком присутствия интернета LTE на отечественном рынке.

Что же касается самих моделей устройств, то лучший Huawei LTE-смартфон - это, согласно отзывам, Ascend G6. Внешне он строг и лаконичен, имеет привлекательный дизайн, намекающий на то, что телефон относится к «бизнес»-сегменту. При этом устройство функционирует на мощном четырехъядерном процессоре, оснащено дисплеем с отличной цветопередачей. Разумеется, называется смартфон Huawei Ascend G6 (LTE), что свидетельствует о его способности работать со скоростным мобильным интернетом.

Другой пример - это лучший у Lenovo LTE-смартфон Vibe Z2 Pro. Устройство также имеет полное название, содержащее приставку LTE. Оно относится к премиум-сегменту и, кстати говоря, по техническим характеристикам не уступает лучшим моделям Samsung и Apple. Правда, стоимость устройства не отстает от его «технологичности». Производитель еще и поддержку 2 SIM-карт подключил к этой модели.

Еще можно вспомнить о том, какой есть у всемирно известного корейского производителя LTE-смартфон. Samsung предлагает свои «флагманские» модели (Galaxy S5, S6, Alpha) с модулем поддержки мобильного интернета четвертого поколения. Об этом также можно узнать из характеристик устройств.

Смартфоны с LTE на iOS

Раз уж затронули тему Android-устройств, не помешало бы упомянуть и телефоны от Apple. Так, согласно официальной информации, начиная с iPhone 5-го поколения, все следующие модели имеют поддержку LTE. Включить или отключить этот формат мобильного интернета пользователь может в настройках устройства.

Следует отметить, что делается это для того, чтобы сэкономить заряд батареи. На самом деле, работа в сети четвертого поколения имеет один большой недостаток - это быстрая разрядка телефона. Поэтому разумным можно назвать ход производителя, предоставляющего право включать поддержку 4G владельцу устройства в тех случаях, когда ему это необходимо. А «ВП»-смартфоны (телефоны под управлением Windows Phone) такой функции не имеют - в них передачу данных можно отключить только в целом на устройстве.

Операторы, которые предоставляют 4G

Зная, что такое LTE в смартфоне, вы, возможно, хотели бы подключить и свой гаджет к интернету такого формата. Правильно, а кому не хотелось бы работать в сети на высокой скорости? Поэтому, скорее всего, информация об операторах 4G-интернета, которые ведут свою деятельность на территории России, будет вам полезна. Впрочем, здесь и так все понятно: те же компании, которые обслуживают абонентов в сфере мобильной связи, предлагают и услуги высокоскоростного мобильного подключения. В частности, это МТС, «Мегафон», Beeline и Tele2.

Отдельно следует упомянуть еще одного «игрока» рынка, возможно, менее известного, чем другие, - Yota. Особого внимания этот оператор заслуживает хотя бы по той причине, что все тарифы у него безлимитные, а абонентская плата зависит от скорости, на которой предоставляются услуги мобильного интернета. Собственно, о тарифах поговорим в следующей части нашей статьи.

Тарифы на мобильный интернет 4G

В целом логика всех компаний, предоставляющих услуги связи, одинакова: наличие нескольких тарифных планов (как правило, 3-4), которые отличаются между собой объемом предоставляемого пакета данных в формате 4G. Самый дорогой план может предполагать наличие неограниченного количества мегабайт или большого количества данных (36 Гб, например).

Стоимость всех планов колеблется в диапазоне 200-300 рублей РФ за самый простой тариф и до 800-1200 рублей за тот, который даст максимальную свободу в использовании сети. Примечательно, что безлимитные пакеты есть не у всех. Поэтому будьте внимательны, выбирая тариф.

Скажем так: для смартфона наличие 5-10 Гб дает огромные возможности. Для планшета этот показатель, конечно, должен быть равен 20-30 Гб для более-менее комфортного пользования.

Как подключиться к LTE?

Если вы узнали, что такое LTE в смартфоне, и надумали подключаться, вот вам простейшая инструкция, которая универсальна для всех операторов.

Первое - определитесь с тарифом и компанией, у которой хотели бы заказать услуги.

Второе - купите SIM-карту (имеется в виду стартовый тариф) оператора в любом салоне связи.

Далее необходимо активировать пакет, выполнив комбинацию простейших действий (например, позвонить в колл-центр или набрать комбинацию *111# - все зависит от вашего оператора). После чего нужно пополнить номер на указанную в стоимости тарифного плана сумму (это правило действует в том случае, если вам в качестве бонуса не предоставили бесплатный пакет данных).

Готово! Ваш смартфон работает в сети 4G, и если в той местности, где вы находитесь, есть сигнал, может принимать и передавать данные на высокой скорости!

Особенности использования

Как показывают отзывы пользователей, работавших с сетью LTE, скорость ее использования действительно радует. Особенно это можно проследить сейчас, пока не так много владельцев устройств пользуется данной технологией. Специалисты отмечают, что с течением времени, по мере наполнения сети новыми абонентами скорость LTE тоже будет падать.

Есть отзывы, которые отмечали и некоторые недостатки интернета четвертого поколения. Первый мы уже упоминали - это высокий расход заряда батареи телефона. Пользуясь интернетом 4G, вы «посадите» батарею на смартфоне за считанные часы. Поэтому не стоит забывать дома зарядное устройство, если хотите пользоваться таким форматом передачи данных.

Еще некоторые пользователи сообщают о возможных перебоях в работе интернета. Так, специальные программы для теста показывают, что в процессе нормальной работы устройства попадаются моменты длительностью в 5-10 секунд, когда LTE-интернет пропадает. Разумеется, если вы в это время загружали любимый фильм, закачка может сбиться, что определенно доставляет неудобства.

В целом же, конечно, интернет четвертого поколения обеспечивает высокую мобильность своим пользователям. Попробуйте и вы - может, понравится!

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.

Раньше вопросов про LTE задавали много. Сегодня остался самый главный: когда ? Когда это счастье придет к нам, в Россию? Еще месяц назад я не знал, что отвечать людям. Сильно комплексовал по этому поводу, ведь так близок к теме. Сомневался, то ли конец 2012-го, то ли начало 2013-го. Никакой определенности! Но сейчас, после исторического решения ГКРЧ от 8 сентября , всё, наконец, стало ясно.

Я слоупок, что такое LTE?

Про железо

Базовая станция

Базовая станция

А поскольку БС разных стандартов больше похожи, чем отличаются, производители быстро догадались делать всё «в одном флаконе». Решение называется SingleRAN. Одна БС на 3 стандарта: GSM, 3G и LTE. Очень удобно оператору с точки зрения экономии места и питания на сайте, сокращения времени на монтаж и так далее. Мы такие уже начали закупать и устанавливать на сети. Так что, как только, так сразу…

Для LTE не нужны какие-то особенные антенны. Вполне подойдут обычные панельные антенны с кросс-поляризацией. Они, например, используются в сетях GSM и в 3G. Правда, если в GSM и 3G две поляризации обычно используются на прием, а на передачу только одна (схема 2Rx/1Tx), то в LTE обе поляризации задействованы по полной, и на прием, и на передачу (схема 2Rx/2Tx). Это необходимо для реализации технологии MIMO2х2. На первом этапе внедрения LTE этого будет достаточно. Дальше пропускную способность сектора можно будет увеличить, добавив еще по одной кросс-пол антенне. Получится схема 4Rx/4Tx и MIMO4х4. Главное разнести антенны в пространстве на достаточное расстояние (порядка 10 длин волн).

Что еще из «железа»? Контроллера сети доступа (как BSC в GSM, или RNC в 3G), как отдельного физического и логического узла в сети LTE, нет, БС подключаются напрямую к узлам Core, причем исключительно по IP. Core используется только пакетный. Называется EPC (evolved Packet Core). К нашему счастью, относительно новый обычный Packet Core превращается в EPC путем апгрейда софта. Функционал MME (узел управления мобильностью в LTE) можно накатить на используемый для GPRS/3G узел SGSN, а с функциями PGW/SGW должен уметь справляться GGSN. Не скажу, что все SGSN/GGSN-ы «Билайна» HW-ready к LTE, но мы уверенно движемся в этом направлении.

Плюс SAE-HSS (хранилище абонентских профайлов), который также поднимается на существующей HW-платформе ngHLR"a. Вот, собственно, и вся сеть LTE.

Архитектура LTE

Про транспорт

Про частоты

• 800 Мгц (3GPP band 20) – выделен или планируется под LTE практически во всех европейских странах, включая Россию; выгоден с точки зрения затрат на обеспечение сплошного покрытия; оборудование выпускается всеми ведущими производителями;
• 2,5 Ггц (3GPP band 7) – выделен или планируется под LTE практически во всех странах Европы и Азии, включая Россию; выгоден при обеспечении емкости в хот-спотах; оборудование выпускается всеми ведущими производителями.
• 1800 Мгц (3GPP band 3) – будет освобождаться по мере уменьшения количества GSM-only телефонов и расширения покрытия 3G (чтобы было, куда переводить голос); хорош с точки зрения обеспечения в сети баланса между емкостью и покрытием; GSM-операторам даст возможность сэкономить за счет переиспользования инфраструктуры сети доступа (приемопередатчики, антенны); оборудование выпускается почти всеми ведущими производителями

Про скорости

Про покрытие

Про гаджеты

USB-модемы (на картинке – Huawei E398)

Смартфоны (на фото – HTC Thunderbolt, OS Android)

Планшет (на фото – Samsung Galaxy Tab 10.1, OS Android)


Портативный LTE/Wi-Fi Hotspot (на фото – Samsung SCH-LC11)


Ноутбук (на картинке HP Pavilion DM1-3010NR)

На данный момент на рынке доступно уже более 100 абонентских устройств с поддержкой LTE и это количество растет с каждым днем. Основные игроки на этом рынке – наши старые знакомые: Samsung, LG, HTC, ZTE, Huawei.

Про опыты

По приезде из Швеции задумали построить пилотную сеть LTE в одной из наших стран. Проще всего договориться с Регулятором о выделении (на время пилота) частот под LTE оказалось в Казахстане. Диапазон частот выбрали самый низкий из доступных – 700 Мгц (точнее band 13, именно те номиналы, на которых строит сеть американский Verizon). К концу октября 2010 построили в сотрудничестве с Alcatel-Lucent сети в двух главных городах Казахстана (Астане и Алматы). То что получилось показали и чиновникам, и журналистам, и наиболее интересующимся из потенциальных клиентов. Подробнее можно почитать .

Про голос

CS Fallback в действии

В будущем, при переходе к all-IP архитектуре, голос в мобильных сетях останется только в виде VoIP. Тогда вопрос выбора сети радиодоступа, через которую будут идти голосовые звонки, сведется к емкостным характеристикам – чем больше пропускная способность сектора, тем больше одновременных звонков он может обслужить.

LTE , он же 4G LTE , представляет собой перспективную методику высокоскоростной передачи информации посредством GSM/EDGE и UMTS/HSPA протоколов в телефонах. Известно, что LTE это стандарт, который предназначен, прежде всего, для увеличения скорости обмена данными с помощью мобильных телефонов, КПК и других интерактивных устройств с возможностью подключения к сотовым терминалам мобильной связи.

Что это такое LTE 4 G на смартфонах? Будучи «стандартом четвертого поколения передачи данных» на телефонах, ЛТЕ представляет собой логическое развитие более старого стандарта передачи данных – стандарта третьего поколения известного также как 3G.

В основу стандарта LTE легла концепция сохранения максимального удешевления стоимости передачи, при сопутствующем увеличении скорости и возможности перспективного опционального подключения разнообразных информационных услуг.

Иными словами, создатели 4G LTE поставили себе цель разработать более совершенную и в то же время дешевую методику передачи данных на телефоны, которая вдобавок стала бы базой для последующих улучшений и нововведений. И, замечу, 4G LTE полностью удовлетворил их амбиции. По-настоящему понять, что это LTE вы сможете только используя некоторое время эту технологию на своих гаджетах.

Характеристики технологии LTE

Благодаря инновационной методике цифровой модуляции радиосигнала и оптимизации (существующей на момент разработки 4G LTE) архитектуры 3G сетей, новый поток смог обеспечить скорость передачи данных до 326.4 Мбит/сек ! И это при том, что задержка между отправкой пакетов была снижена с существовавших на то время 2,8 секунд до 5 миллисекунд !

Вдобавок, эта технология 4G LTE позволяет осуществлять радиообмен в широчайшем диапазоне частот от 1,4 МГц до 20 МГц, и даже поддерживает частотную дифференциацию каналов (FDD), что обуславливает возможность использования данного протокола для разнообразных вспомогательных опций, например для IP-телефонии, голосового обмена на основе технологии VoLTE и прочих «увесистых» пакетных передач.

Также нельзя не отметить, что эта технология LTE, за счет оптимизации архитектурных наработок сети 3G, позволяет подключать даже к стандартной 5 МГц мобильной соте до двухсот активных абонентов. Благодаря данной особенности, стандарт 4G LTE позволил не только увеличить имеющиеся характеристики 3G сетей, но и удешевить непосредственно себестоимость обмена данными, так как для обеспечения радиообмена одного и того же количества устройств теперь стало требоваться меньше единиц оборудования.

Отличие 4G от 3G

Помимо вышеописанных ключевых особенностей, которые являются логическим развитием наработок стандарта 3G, 4G LTE также может похвастаться уникальными особенностями, в частности:

• Возможностью взаимодействия с протоколом E-ULTRA;
• Концептуально новой методикой поддержки мобильности передачи сигнала, позволяющей осуществлять радиообмен с терминалом, движущимся на скорости до 350км/ч;
• Радио коммутацией пакетных данных;
• Ранее недоступными диапазонами частотного спектра.

Как можно подключиться к сети LTE

Стоит отметить, что большинство современных аппаратов поддерживали LTE еще до его повсеместного внедрения, и это не случайность – разработчики ориентировались на возможность кооперации со старыми GSM/EDGE, UMTS и CDMA2000 клиентскими терминалами (мобильниками, КПК). Что это такое стандарт LTE мы разобрались, теперь узнаем как пользоваться ЛТЕ на телефоне.

Однако, для использования всех преимуществ данного протокола «на полную» все же потребуется наличие устройства поддерживающего стандарт 4G, так как в противном случае скорость передачи данных будет ограничена параметрами клиентского устройства, а не мощностью сотовой вышки.

Что касается программной настройки, каких-либо приложений или утилит для сопряжения с 4G LTE сетью не требуется – достаточно прописать терминалу стандартные авторизационные данные оператора сотовой связи. Проще говоря, если ваш телефон выходил в интернет на территории РФ с помощью протокола 3G, то «найдя» 4G LTE соту, он подключится к ней без какого-либо участия с вашей стороны, а вам останется лишь довольствоваться высокоскоростным мобильным интернетом.

Вконтакте