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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Перед тем, как углубленно вести дискуссию на тему LTE 4G, для начала, возможно, будет лучше объяснить в целом, что такое вообще LTE. Ведь все же необходимо допускать тот факт, что аббревиатура LTE появилась недавно, и среди нас много тех, кто либо вообще ничего не знает об этом, либо обладает не достаточным количеством информации.
Аббревиатура LTE расшифровывается как Long Term Evolution, что в переводе с английского означает «долгосрочная эволюция». Другими словами, это новое поколение скоростного интернета, передачи данных, которое работает под 4G (G – generation) .
Функцию LTE поддерживают не все смартфоны, это не зависит от стоимости телефона. Для понятия LTE не имеет значение, сколько стоит телефон, то есть, это зависит только от модели.
Таким образом, для того чтобы воспользоваться LTE интернетом, в первую очередь ваш телефон должен поддерживать эту функцию, и вам необходимо купить специальную нано-симку. Специальную сим-карту, поддерживающую 4G в нашей стране, продают сотовые операторы Билайн и Мегафон.
4G отличается от 3G, E, H+, супер скоростью – от 1мб/с до 100мб/в секунду. Однако во избежание перегрузки серверов, интернет провайдеры, возможно, урезают скорость до 30мб/в секунду. Хотя, согласитесь, 30мб/с тоже не медленно, быстрее, чем 3G. Новое поколение интернета обладает следующими преимуществами:
Сейчас теперь у вас перед глазами образовалась приблизительная картина об LTE, но если вы спросите, что такое lte в iPhone 5s, ответ будет таков. Буквально 3 года назад, компания Эппл выпустила модели 5s, 5c, которые поддерживают lte. Однако стоит подчеркнуть, что эти модели выпускаются в нескольких комплектациях.
Функцию LTE поддерживают все комплектации, однако не все комплектации подходят по диапазону распространяемых сигналов для нашей страны. Некоторые комплектации модели предназначены для американского рынка, для американских сотовых операторов, а некоторые – для наших.
Также бывают случаи, когда некоторые модификации просто не поставляются в Россию, даже если по модификациям подходят для нашей страны.
Например, модель iPhone 5s A1533 продаются только в Северной Америке, а в Россию продают модель 5s A1457. Поэтому перед покупкой убедитесь, подходит ли ваш Айфон для нашего интернета.
Как упоминалось выше, Билайн предоставляет услугу высокоскоростного 4G интернета. Скорость интернета составляет 50мб в секунду, невероятно быстро, не так ли?
По состоянию на 2013 год, сотовый оператор заявлял, что зона покрытия сети 4G будет в пределах МКАД, и то не полностью; зона покрытия берет свое начало с центра Москвы и до Садового кольца, и в некоторых отдельных районах Москвы. Есть одна хорошая новость, что ежедневно зона покрытия расширяется, каждый день добавляют по одной новой территории. Так, например, если в 2013 году в зону покрытия LTE интернета входили 19 регионов, то уже к 2014 году, список расширился и теперь к 1.05.2014 года Билайн обеспечивает 24 региона высокоскоростным интернетом.
Более того, в 2014 году Билайн обеспечил 4G интернетом не только Москву, но и другие города в России. В скором будущем, Билайн обещает ускорить скорость интернета до 73 Мб/в секунду . По словам компании, есть огромный спрос на высокоскоростной интернет в России, поэтому кампания по расширению зоны покрытий и ускорению скорости интернета активно продолжается.
Технологии развиваются слишком быстро, чтобы за всем уследить. Достаточно на год ослабить свое внимание к рынку технологических новинок и уже ничего непонятно насчет LTE, что это такое в телефоне и почему это постоянно обсуждают? Но если не вдаваться в технические подробности, разобраться в этом вопросе совсем несложно, надо лишь вникнуть.
Передача данных всегда были приоритетной задачей человечества:
Во многом будущее человечества зависит именно от возможности делиться информацией. Чем больше данных будет в свободном доступе, и чем проще можно будет передавать их от человека к человеку, тем быстрее будет развиваться прогресс. Исчезнут многие препятствия, которые все еще сковывают науку, можно будет не ждать публикаций и интересных результатов месяцами, как это происходило в прошлом.
Высокие стандарты в плане передачи данных устанавливаются и для обычных пользователей мобильных устройств:
Чтобы соответствовать стандартам, производители мобильных устройств начали включать в свои устройства поддержку LTE формата. Фактически, это очередная ступень между 3G и 4G, которая призвана снизить нагрузку на беспроводные сети и позволить шагнуть в будущее.
Такой вид беспроводной передачи данных в ближайшие несколько лет должен стать основным форматом для любого смартфона или планшета.
С точки зрения маркетинга, очень выгодно приравнивать LTE к 4 G . Ведь насчет четвертого поколения связи уже многие наслышаны. Все действительно ожидают передачи со скоростью 1 Гбит в секунду. Но в ближайшие годы о такой скорости можно даже не мечтать, особенно в небольших городах на периферии. А вот с LTE начнут «контактировать» раньше, но формату необходимо заручиться хоть какой-то рекламной поддержкой.
На деле, надежды могут разбиться о суровую реальность:
В плане кодирования потоков , существует два формата LTE, наиболее совершенный из них - FDD. Дело в том, что подключаясь к сети, нас интересует не только скорость скачивания, но и скорость отдачи материала:
Для рядового пользователя отдача не имеет практически никакой ценности, но все зависит от поставленных перед собой задач. В любом случае, два потока входящей и исходящей информации должны каким-то образом кодироваться, чтобы «не перекрещиваться» и «не мешать» друг другу. В FDD формате этот вопрос решается использованием различных частот , это позволяет сэкономить время и мощность.
При использовании TDD делят данные уже во времени. Именно для скоростного интернета это не самый лучший вариант, как уже можно было догадаться. Сейчас разрабатывается третий формат, способный одновременно разделять и по времени, и по частотности. Теоретически, такой подход должен сэкономить еще больше времени, сохраняя максимальную мощность.
Во всех цифрах и аббревиатурах слишком просто запутаться. В конечном счете, их разрабатывали инженеры, для внутреннего пользования. Каждому владельцу смартфона не обязательно вбивать в голову цифры, понятия и другие данные. Достаточно:
Всегда приятно читать о развитии беспроводной передачи данных и задумываться о перспективах. Но для нормальной скорости необходима полноценная инфраструктура, в этом плане не все операторы могут похвастаться наличием необходимого оборудования в должном количестве.
Сейчас в почти каждой новой модели телефона будет поддерживаться LTE:
По большому счету, это новый стандарт скорости , достижения которого будут добиваться путем усовершенствования самих мобильных устройств и модернизации самих сетей. Если с производителями смартфонов все понятно, они не поскупятся на новые технологии, то вот с инфраструктурой в некоторых регионах могут возникнуть проблемы. Но пока что об этом говорить еще слишком рано.
На рынке LTE пробудет всего пару лет, на смену ему придет 4G. Ну, это при самых оптимистичных раскладах. На деле же мы знаем, что нет ничего более постоянного, чем «на пару лет».
Настоящим шагом вперед является LTE, что это такое в телефоне сейчас знает почти каждый любитель мобильного интернета. Приятно то, что от теории внедрения высоких стандартов мы перешли к практике.
В этом ролике Антон в рамках программы «База знаний» расскажет, что такое LTE? Для чего оно нужно в телефоне и чет отличается от 3G:
