Стандарты LTE FDD и LTE TDD: различия и преимущества. LTE — что это такое в телефоне, как пользоваться Что такое lte скорость

Технологии высокоскоростного интернета за последние несколько лет шагнули далеко вперед, и если еще недавно мобильным интернетом на хорошей скорости могли похвастать лишь крупные города, то сейчас сетями третьего и четвертого поколения можно пользоваться на большинстве территории России. Каждый из операторов сотовой связи обеспечивает скоростной интернет, постоянно расширяя покрытие и совершенствуя качество услуг. LTE и 4G в чем разница — узнайте дальше.

В чем разница

Сети четвертого поколения сейчас используются операторами сотовой связи как оптимальное сочетание скорости интернета и доступности услуги. Но маркетинговые службы операторов наряду с термином 4G упоминают и технологию ЛТЕ, понимая под этим тот же высокоскоростной мобильный интернет: диапазоны скорости этих технологий примерно одинаковы, поэтому пользователи почти всегда не понимают, чем отличается 4G от LTE.

Не отстают и производители смартфонов и планшетов, обещая поддержку и 4-джи в своих гаджетах, ведь это однозначно придает им преимуществ в глазах покупателей. Чтобы понимать смысл терминов, означающих стандарты высокоскоростного интернета, нужно разобраться, что означают LTE и 4G и в чем разница между ними.

Что такое 4G

Это общее название для сетей четвертого поколения мобильной связи, которые начали развивать в 2008 году. Главным требованием к сотовым операторам, внедряющим этот стандарт, было предоставление скорости интернета от 100 Мбит/сек (для подвижных потребителей) до 1 Гбит/сек (для стационарных абонентов). За счет этого сети 4-джи должны были в десятки и сотни раз превзойти предыдущее, третье поколение мобильных сетей.

Кроме того, в сетях 4 поколения была впервые внедрена технология VoIP, позволяющая совмещать голосовую связь с передачей данных. Наряду с улучшением показателей скорости интернета это должно было уменьшить стоимость голосовых звонков за счет оптимизации технологии.
На деле заявленной скорости операторам достичь не удалось, но понятие смогли «продвинуть» в ITU (Международном союзе электросвязи, МСЭ), и услуга стала продаваться под видом полноценного 4G-интернета.

Приближенные к заявленным значения скорости удалось зафиксировать лишь в процессе развития стандарта 4G. Технология ЛТЕ стала начальным этапом этого развития и сегодня остается самой распространенной из них.

Что такое ЛТЕ

Когда возникает вопрос об LTE - что это такое и чем отличается от 4-джи, стоит начать с буквального перевода. Long Term Evolution (долгосрочная эволюция) - это только одна из технологий, относящихся к стандарту четвертого поколения мобильных сетей, первой выделенная в отдельное направление; своего рода первый шаг к тем параметрам, которыми должна обладать полноценная 4G-сеть. Она тоже не обеспечивала заявленных 100 Мбит/сек, но потенциал убедил МСЭ отнести ее к четвертому поколению за счет некоторых новых решений в области оцифровки и модуляции сигнала.

Поэтому сейчас эти 2 понятия считаются тождественными и активно продвигаются как операторами сотовой связи, так и производителями мобильных устройств. Несмотря на то, что обещанных 100 Мбит/с эта сеть так и не предоставляет, технология ЛТЕ обеспечивает стабильное подключение с невысоким пингом, чего хватает для большинства задач, включая голосовую и видеосвязь, а также просмотр онлайн-видео в HD-разрешении.

С технической точки зрения, к сетям четвертого поколения можно отнести лишь LTE-Advanced - «улучшенную LTE», на тестах демонстрирующую скорость до 300 Мбит/сек. Кроме того, эта технология уже «научилась» использовать несколько одновременно, что позволяет в теории увеличить качество интернета для пользователей без выраженной зависимости от их количества.

«Простую» LTE технически правильнее будет считать улучшенным вариантом 3G-сети, так как она более приближена к параметрам этого стандарта, чем к требованиям сетей 4-джи.
При покупке мобильного гаджета осведомленный пользователь обращает внимание на наличие LTE в телефоне, поэтому хотя бы 1 гнездо для SIM-карты помечено этой аббревиатурой. Кроме того, карточка способна функционировать и в беспроводном модеме, принимая мобильный интернет и раздавая его по Wi-Fi на другие устройства.

Сравнение скоростей 4G vs LTE

Сеть 4G демонстрирует впечатляющий диапазон максимальных значений, но в рабочих условиях он практически недостижим. LTE в этом смысле проигрывает «улучшенной» версии технологии, поэтому отличие 4G (LTE-Advanced) от простой ЛТЕ в этом плане ясно:

средняя скорость передачи данных у LTE составляет до 29 Мбит/с, а полноценный 4G LTE поддерживает от 30 до 50 Мбит/с;
пропускная способность канала — 150 Мбит/с и до 1 Гбит/с;
скорость отдачи - максимум 10 Мбит/с против 50–60 Мбит/с.

Что лучше

В контексте скоростных режимов ответ понятен, но нельзя упускать из виду и остальные факторы, дающие ясную картину того, в чем разница между 4G и LTE. LTE Advanced пока не может порадовать масштабами: в реальности эта технология доступна лишь в крупных городах России. При этом данную услугу предоставляют не все операторы, сейчас она есть только у Мегафона и Билайна.

Еще один важный аспект, в котором отличаются эти направления связи - совместимость с другими стандартами. Если пользователь сети 4-джи выйдет из зоны покрытия, его устройство без проблем подключится к существующей сети 3 или 2 поколения. ЛТЕ же не совмещается с 3G в силу особенностей метода оцифровки данных, поэтому пользователь, покинув зону покрытия, потеряет связь с интернетом.
Кроме того, технологию LTE поддерживают далеко не все мобильные устройства, а приобрести новый девайс ради ускорения мобильного интернета решится не каждый: многим пользователям достаточно и скоростей 3G-стандарта.

Таким образом, отдать однозначное предпочтение технологии ЛТЕ можно будет только тогда, когда зона покрытия будет активно расширяться, а остальные операторы сотовой связи начнут развивать и продавать услугу полноценной 4G-связи.

Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт. Эволюция сотовой связи протекала быстро. Ее можно поделить на несколько, всем известных поколений: 1G, 2G, 3G.

Но настоящий скачок в мобильной связи произошел только после появления нового стандарта – LTE, который поддерживает передачу данных до 1Gбит/сек.

Так как многие пользователи до сих пор путаются в новых стандартах, давайте разберемся, в чем суть технологии LTE: что это, чем отличается от 4G, и что нужно, чтобы в вашем телефоне заработал скоростной интернет.

Что такое LTE

Расшифровывается как Long-Term Evolution, что в переводе означает «долгосрочная эволюция». Сути явления это нам не раскрывает, но она кроется в чисто технических понятиях (изменилась схема и способы передачи сигнала между телефонами и сотами).

Если обойтись без сложных, никому не нужных терминов, то LTE — это беспроводной выход в интернет, который обеспечивает нереально высокую скорость передачи данных. Максимальную за всю историю существования мобильных телефонов.

Как удалось добиться таких впечатляющих результатов?

До создания LTE сотовая связь могла работать только на какой-то определенной частоте. Это создавало некоторые ограничения и в целом тормозило работу мобильной связи. К примеру, в сетях 2G используются только несколько диапазонов (850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц). Та же ситуация и в 3G, но с добавлением еще двух диапазонов – 1900 и 2200 МГц.

В отличие от предыдущих стандартов, технология LTE может работать на любых частотах . Как на самых низких, так и на высоких (от 450 МГц до 5 ГГц).

Но главная особенность этой технологии – способность объединять несколько диапазонов в один канал .

Такая возможность появилась после создания версии LTE Advanced. Именно эта версия и положила начало новой эпохи — 4G.

VoLTE - разговоры поверх LTE

Наверняка многие из вас заметили в своем смартфоне функцию VoLTE — что это, и для чего она создана. Многие ее недооценивают, но совершенно напрасно. Эта, уже не новая технология, позволяет передавать по 4G не только трафик, но и голос.

Попросту говоря, если у вас безлимитный интернет, то с VoLTE вы можете разговаривать по телефону сколько угодно и совершенно бесплатно .

Еще одна польза этой функции – экономия заряда. По причине того, что голосовые вызовы пока осуществляются исключительно через 2G или 3G, во время телефонного звонка устройство автоматически переходит из сети 4G в сеть 3G, что отражается на объеме заряда.

И дополнительный бонус – во время разговора вы одновременно можете пользоваться интернетом.

В чем разница между 4G и LTE

Сегодня термин LTE и 4G используют совместно. На самом деле это немного разные понятия. Технология LTE существует уже давно и включает 19 версий. Самые первые из них были далеки от теперешних стандартов.

И только десятая версия LTE Advanced (и все последующие) относятся к стандарту радиосвязи четвертого поколения (4G).

Версии, созданные ранее — это скорее промежуточный вариант между 3G и 4G.

В ноябре 2010 года Международный союз электросвязи официально признал LTE-Advanced стандартом беспроводного сетевого соединения 4-го поколения (4G).

Какие преимущества дает нам LTE:

Формально скорость загрузки достигает 326,4 Мбит/с, скорость отдачи до 172,8 Мбит/с. По факту эти цифры могут меняться в зависимости от качества сигнала, загруженности сети, ограничения тарифного плана. Но даже этого хватит для того, чтобы обеспечить потоковую передачу без задержек.Это значит, что в зоне покрытия вы сможете смотреть потоковое видео, участвовать в онлайн-конференциях и в целом не ограничивать себя, используя интернет.
С технической стороны стандарт LTE использует уже имеющуюся инфраструктуру 3G. Это делает переход абонентов от 3G к 4G более плавным. Если по каким-то причинам вы выйдете из зоны покрытия LTE, ваше устройство автоматически переключится в 3G режим без потери связи.
Радиус покрытия LTE составляет от 3.2 до 19.7 км. Но, как и в случае с 3G, уровень сигнала будет зависеть от мощности базовой станции.

От чего зависит скорость LTE

Большинство крупных операторов в РФ могут функционировать в определенных диапазонах: 2600 МГц, 1800 МГц и 800 МГц. Практически все базовые станции сотовой связи, работающие в диапазоне 800 МГц, способны обеспечить максимальную скорость на расстоянии до 13 км. Соответственно, в зоне уверенного покрытия LTE качество сигнала будет на порядок лучше.

Кроме того, у каждого отдельного оператора ширина полосы и территория покрытия отличаются. То есть в разных точках одной и той же сети и в различных сетях скорости будут различными. Поэтому если хотите знать, на какую скорость можно рассчитывать, проверьте карту зоны покрытия LTE у своего оператора.

Помните, что на конечную скорость влияют другие факторы: погодные условия, число пользователей - чем их больше, тем средние скорости меньше.

Как правильно выбрать смартфон с LTE

Для того чтобы ваш телефон работал в сети LTE, у него должен быть встроенный модуль. Все современные девайсы, как правило, уже давно поддерживают эту технологию. Но если у вас есть сомнения, это легко проверить в настройках смартфона.

Также нужно проверить, подходит ли ваша SIM-карта для сети 4G . Если на ней нет надписи «4G LTE» (обычно это симки, выпущенные до 2013 года), замените её бесплатно на USIM-карту в любом салоне мобильной связи.

О чем еще нужно помнить — сети четвёртого поколения строятся в самых разных частотных диапазонах. Поэтому при выборе смартфона, ориентируетесь в первую очередь на то, какие частоты LTE поддерживает оператор в вашем месте проживания.

В России для сетей 4-го поколения используются всего несколько частотных диапазонов : 1800 МГц 2600 МГц 800 МГц 2600 МГц. В международной классификации они называются band «бэнд».

Для наилучшей работы в сетях 4G/LTE ваш телефон должен поддерживать как минимум частоты: 1800 и 2600 МГц (диапазоны b3 и b7 ).

Посмотреть эту информацию можно в технических характеристиках устройства:

Почему так важно проверять эту информацию?

В разных странах используются разные комбинации частот. Если вы купили смартфон за границей или, например, на Aliexpress, то из-за несовместимости приобретённого устройства с нашей сетью рискуете остаться без 4G .

Для достижения максимальной скорости смартфона также важна такая характеристика, как категория LTE-A (LTE-Advanced). Всего их существует 16: LTE cat 1, LTE cat 2, LTE cat 3 и т.д. Чем выше версия, тем лучше. Но для нормальной работы в сети 4G выбирайте смартфон категории не меньше Cat.6.

Подытожив все сказанное, вы должны понимать, что LTE в телефоне – это уже привычная функция. Большинство гаджетов продаются с ее поддержкой, но излишняя внимательность в этом вопросе не помешает.

Стандарт LTE-Advanced (LTE-A) — основа хорошего мобильного интернета. В отличие от других стандартов мобильной связи, он может работать в самых различных диапазонах, и не привязан к какому-то конкретному диапазону частот.

Это уникальное свойство объясняет его растущую популярность. Постепенно поддержка этого режима охватывает всё большие территории. А это значит, что нам пора привыкать к тому, что наша жизнь станет еще более насыщенной благодаря мегаскоростному интернету.

Что будет дальше

Сегодня технологии не стоят на месте. На смену четвертому поколению уже подготовлен новый стандарт — 5G (LTE-U) , который, как обещают разработчики, позволит разогнаться до 10 Гбит/с.

Для обычного пользователя это просто фантастическая скорость, которая, по сути, не будет использована в полной мере. Основное применение 5G найдет в промышленных сферах: транспорт и энергетика, медицина.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога сайт

Вам может быть интересно

Как пишется слово В СВЯЗИ - слитно или раздельно Как положить деньги на телефон с баланса другого телефона Host - что такое хост и чем он отличается от Hosts и хостинга Чему равна скорость в 1 Мах - сколько это километров в секунду (час), что такое число Маха и возможна ли скорость в 27 Махов СОЭ выше нормы - что это значит у мужчин, женщин и детей (таблицы значений по возрасту и возможные проблемы) Хеш - что это такое и как хэш-функция помогает решать вопросы безопасности в интернете Что такое провайдер Модем - это посредник между провайдером и компьютером Как перевести деньги другому абоненту в Теле2 или попросить, чтобы он вам перекинул немного денег Как проверить и отключить платные подписки на Мегафоне Как удалить свою страницу на Одноклассниках

Однако, быстрыми темпами распространяется связь уже четвёртого поколения — 4G. Основным стандартом в 4G на данный момент является LTE. Строго говоря, LTE не был первым стандартом четвёртого поколения, первым широко распространённым был стандарт WiMAX. В нём первое время работала сеть Yota, а некоторые операторы используют WiMAX до сих пор. Максимальная скорость WiMAX 40 Мбит/с, однако реальные показатели лежат в диапазоне от 10 до 20 Мбит/с.

Но вернёмся к LTE. Именно он сейчас наиболее распространён в мире в целом и в России в частности. Но что такое 4G LTE? LTE (с англ. Long-Term Evolution ) — это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных устройств. Основан он на всё тех же GSM/UMTS протоколах, однако теоретические и реальные скорости передачи данных в сетях LTE значительно выше, порой даже превосходят проводные соединения!

LTE FDD и LTE TDD: в чём отличия?

Стандарт LTE бывает двух видов, различия между которыми довольно существенны.
FDD (Frequency Division Duplex) — частотный разнос входящего и исходящего канала.
TDD (Time Division Duplex) — 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.

Частоты LTE

Сети LTE (FDD и TDD) работают на разных частотах в разных странах. Во многих странах эксплуатируются сразу несколько частотных диапазонов. Стоит отметить, то 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.

Частоты LTE в России

Приведём список частотных диапазонов сетей 4G LTE в России операторов «большой четвёрки» (данные на конец 2019 года). Существуют также региональные сети 4G LTE местных операторов, работающих в других частотных диапазонах, однако в рамках данной статьи мы их рассматривать не будем.

Частотное распределение каналов сотовой связи в России

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.

полоса 5 МГц — 37 Мбит/с на получение и 12 Мбит/на передачу
полоса 10 МГц — 75 Мбит/с на получение и 25 Мбит/на передачу
полоса 15 МГц — 112 Мбит/с на получение и 37 Мбит/на передачу
полоса 20 МГц — 150 Мбит/с на получение и 50 Мбит/на передачу

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, что даёт скорость до 600 Мбит/с и выше. Это огромная скорость передачи данных для беспроводных сетей. Подробнее о реальной скорости интернета в сетях 4G LTE 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.

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.

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

Оператор	Частотный диапазон (МГц) Dw/Up	Ширина канала (МГц)	Тип дуплекса	Номер полосы
Yota	2500-2530 / 2620-2650	2x30	FDD	band 7
Мегафон	2530-2540 / 2650-2660	2x10	FDD	band 7
Мегафон	2575-2595	20	TDD	band 38
МТС	2540-2550 / 2660-2670	2x10	FDD	band 7
МТС	2595-2615	20	TDD	band 38
Билайн	2550-2560 / 2670-2680	2x10	FDD	band 7
Теле2	2560-2570 / 2680-2690	2x10	FDD	band 7
МТС	1710-1785 / 1805-1880	2x75	FDD	band 3
Теле2	832-839.5 / 791-798.5	2x7.5	FDD	band 20
МТС	839.5-847 / 798.5-806	2x7.5	FDD	band 20
Мегафон	847-854.5 / 806-813.5	2x7.5	FDD	band 20
Билайн	854.5-862 / 813.5-821	2x7.5	FDD	band 20

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.