Šírka pásma 4g. Frekvenčné pásma LTE, Band. Kategorizácia prijímača

Napriek tomu, že LTE je už dostupné takmer vo všetkých regiónoch našej krajiny, používatelia majú stále zmätok vo frekvenciách (Bands), ako aj v kategóriách tejto technológie (LTE kat. X). Dnes by som vám chcel podrobne povedať, aké sú rozdiely medzi LTE „pásmami“, kategóriami LTE, ako aj to, ktoré z nich sa už v Rusku používajú a ktoré sa môžu objaviť v budúcnosti.

Pásma LTE – frekvencie technológie 4G

Na rozdiel od GSM a UMTS, ktoré sa stali štandardom pre 2G a 3G komunikáciu, LTE je možné využívať oveľa viac veľký rozsah frekvencie. Takže napríklad v GSM sa používajú len 4 pásma 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz a v UMTS sa k nim pridávajú pásma 1900-2200 MHz.

Technológia LTE zase dokáže pracovať na frekvenciách od ultranízkych na 450 MHz až po ultravysoké na 5 GHz a navyše dokáže pomocou technológie LTE Advanced spojiť viacero pásiem do jedného kanála, ale o tom si povieme trochu neskôr .

Celkovo ide o 70 LTE „pásiem“, ktoré sa líšia frekvenciou a niektorými ďalšími parametrami, no dnes sa zameriam len na tie, ktoré sa používajú v Rusku.

IN tento moment Ruskí operátori používajú 5 pásiem:

• 3 v pásme 1800 MHz FDD;
• 7 v pásme 2600 MHz FDD;
• 20 v pásme 800 MHz FDD;
• 31 v pásme 450 MHz FDD;
• 38 v pásme 2600 MHz TDD.

Možno ste si všimli, že napriek rovnakému frekvenčnému rozsahu 2600 MHz v 7. a 38. pásme sa líšia v označení FDD a TDD. Teraz sa pokúsim vysvetliť rozdiel.

Vo všeobecnosti si koncový používateľ nemusí všimnúť tento rozdiel, technologicky sa však siete FDD a TDD v tomto zásadne líšia. Pri použití FDD (Frequency Division Duplex) je prichádzajúca a odchádzajúca prevádzka oddelená frekvenciou, to znamená, že dáta sa načítavajú na jednej frekvencii a nahrávajú na inej. Pri použití TDD (Time Division Duplex) sa sťahovanie aj nahrávanie údajov vykonáva s rovnakou frekvenciou, iba striedavo.

Z pohľadu operátora je výhodnejšie mať TDD sieť, keďže jej stačí 1 frekvenčné pásmo na download aj upload. Z užívateľského hľadiska je teoreticky výhodnejšie pracovať v sieti FDD, pretože prevádzka smerom nahor a nadol idú oddelene a navzájom sa nerušia. Ale v praxi, ako som už poznamenal, bude rozdiel dosť nepostrehnuteľný.

Čo sa týka rozdielov medzi ostatnými pásmami, stojí za povšimnutie ich dosah, penetrácia a kapacita, bez toho aby sme zachádzali do detailov, čím nižšia frekvencia, tým vyšší dosah a lepšia vlastnosť prechodu cez mestské oblasti, ale kapacita samotná sieť je menšia a teda aj rýchlosti v nej.

Pásmo 31 v Rusku v súčasnosti využíva iba Tele2, ktorý predáva zariadenia LTE-450 pod značkou Skylink. Podľa samotného operátora je táto technológia populárna v najodľahlejších a riedko osídlených oblastiach s slabé pokrytie iné mobilné siete. Dosah základňovej stanice LTE-450 môže pokryť rádius až 20 km, čo je 5-6 krát väčší ako dosah základňovej stanice štandardu LTE-2600. Treba si uvedomiť, že toto pásmo nepodporujú smartfóny, fungujú s ním iba špeciálne modemy a smerovače.

„Veľká trojka“ v Rusku široko využíva pásma 3, 7, 20 a 38 a kombinuje ich v závislosti od viacerých faktorov. Čím vyššia je hustota obyvateľstva a aktivita, tým vyššia je potrebná frekvencia, pretože je potrebné zabezpečiť vysokú kapacitu a dobré rýchlosť , V centrách megacities, v obchodných štvrtiach, na miestach s vysokou turistickou aktivitou sa spravidla používajú 3, 7 a 38 pásma. V regiónoch, kde je hustota obyvateľstva a investície do infraštruktúry nižšia, sa používa pásmo 20, pretože v ňom môže základňová stanica pokryť pomerne veľký rádius (až 13,4 km) s dobrým prienikom do budov, pričom rýchlosť neutrpí, pretože je oveľa menej používateľov, ktorí potrebujú LTE. Ale hlavne band20 sa používa buď v absolútne riedko osídlených oblastiach, alebo vo veľkých mestách ako doplnkový sortiment. To znamená, že aj keď vaše zariadenie nepodporuje pásmo 20, nezostanete bez 4G, pretože územie bude navyše pokryté pásmom 3-7-38.

Je tu ešte jeden dôležitý faktor – dostupnosť určitých frekvencií v určitých regiónoch pre určitých operátorov. Tu sa operátor prispôsobuje nielen špecifikám lokality, ale aj svojmu portfóliu frekvencií. Samotné frekvencie sa medzi operátormi žrebovali na aukciách, ktoré sa u nás konali niekoľkokrát.

Za zmienku tiež stojí, že pásmo 3, ktoré pracuje v pásme 1800 MHz, je tiež frekvenciou, na ktorej funguje komunikácia 2G / 3G. To znamená, že čím širší kanál chce operátor poskytnúť pre LTE, tým užší bude pre siete 2G / 3G, ktoré väčšina ruských predplatiteľov naďalej používa. Prirodzene, je priskoro hovoriť o výraznom refaktoringu 1800 MHz sietí, ale toto je nevyhnutná budúcnosť, pretože podiel 2G / 3G gadgetov v pomere k 4G zariadeniam bude postupne klesať.

LTE-Advanced alebo čo sa stane, ak skombinujete niekoľko pásiem

Pokiaľ ide o LTE Advanced, text často obsahuje označenia ako LTE cat.4, LTE cat.6 alebo LTE cat. 9. Pokúsme sa prísť na to, čo znamenajú, ale najprv, čo sa nazýva „na prstoch“, vysvetlím, čo je LTE Advanced vo všeobecnosti.

LTE Advanced je technológia, ktorá vám umožňuje kombinovať niekoľko nosných frekvenčných pásiem do jedného kanála. Čiže napríklad operátor, ktorý používa LTE Advanced, vezme 1,4-20 MHz z jedného pásma, spojí ich do jednej „rúrky“ s 1,4-20 MHz z iného pásma a výstupom je agregovaný štandard LTE Advanced. Dnes je teoreticky možné skombinovať 5 nosných s maximálnou šírkou pásma 20 MHz, čo dáva pôsobivý výkon 100 MHz, ale to je len teória. Teraz sa pozrime, čo sa stane v praxi.

Prvým operátorom v Rusku, ktorý využíval LTE Advanced vo svojej sieti, bola spoločnosť Yota, ešte ako nezávislý operátor. Stalo sa tak 9. októbra 2012, no operátor tak predbehol dobu, že spustenie dopadlo formálne, keďže modemy s podpora LTE Advanced vtedy neexistoval a Yota neponúkala SIM karty pre smartfóny a tablety.

Skutočné komerčné spustenie uskutočnila spoločnosť MegaFon na jar 2014. V Moskve a Petrohrade spojil operátor dve 20 MHz nosné do pásma 7, prijímal teoreticky dostupných 300 Mbps a sieť zodpovedajúcu kategórii LTE cat. 6.

V roku 2015 sa MegaFon prehupol na LTE kat. 9 pri rýchlostiach až 450 Mbps, ktoré kombinovali 2 nosné po 20 MHz z pásma 7 a ďalšiu 20 MHz nosnú z pásma 3. Nešlo to však ďalej ako testovanie, pretože použiť takú veľkú šírku kanála v pásme 3 ( 1800 MHz) si vyžiadalo výrazné zníženie kapacity 2G siete operátora.

Beeline, na rozdiel od MegaFonu, nemá veľké množstvo dostupných frekvencií, takže jeho spustenie LTE Advanced dopadlo o niečo skromnejšie. Na konci leta 2014 v Moskve „pruhovaný“ operátor skombinoval pásmo 7 a pásmo 20 so šírkou 10 MHz a 5 MHz, pričom získal maximálnu možnú rýchlosť 112,5 Mbps a sieť zodpovedajúcu LTE. kategória mačiek. 4. Potom počas testov operátor pridal tretiu nosnú frekvenciu 20 MHz z pásma 3, čím dosiahol 250 Mbps najvyššia rýchlosť takáto sieť však nebola uvedená do komerčnej prevádzky. Ide o to, že 20 MHz v pásme 1800 MHz je celé dostupné pásmo Beeline, ktoré využíva sieť GSM a jeho refaktoring na 4G by viedol k trojnásobnému zníženiu kapacity existujúcej 2G siete.

MTS zase v polovici roka 2015 spustila prvú LTE Advanced sieť, ktorá kombinuje 2 5 MHz pásma z pásma 3 a 1 5 MHz široké pásmo z pásma 38, čo sa stalo problémom pre väčšinu špičkových smartfónov, keďže agregácia nerovných frekvenčné pásma v rôznych pásmach podporujú iba vlajkové zariadenia. Ale v MTS sa v závislosti od regiónu používa aj iná agregácia, ktorú podporuje širšia ponuka miniaplikácií.

K dnešnému dňu má MTS najrýchlejšiu sieť v Baškirsku, kde sa využíva agregácia troch nosných 1800+2600+800 MHz s celkovou šírkou pásma až 35 MHz (20+10+5), čo umožňuje dosahovať rýchlosti až 260 Mbps. Ale takáto sieť napriek trom nosičom zodpovedá len kategórii LTE cat. 4. pretože rýchlosť nedosahuje 300Mbps.

Ak chcete podrobnejšie zistiť, ktorý operátor vo vašom regióne už v LTE Advanced funguje, zadajte do vyhľadávacieho poľa Google alebo Yandex dotaz „LTE Advanced in [vaše mesto]“ a určite nájdete novinky, ktoré vám na túto otázku odpovedia. Ak to nenájdete, ako to bolo u mňa (Kursk), tak vo vašom regióne ešte nikto takúto sieť nespustil. Čo sa týka máp pokrytia na stránkach operátora, informácie o LTE Advanced poskytuje zatiaľ len MegaFon.

Ako je zrejmé zo všetkého vyššie uvedeného, ​​MegaFon má výhodu vo frekvenciách a úspešne ju využíva. Ostatní operátori, ktorí majú skromnejšie portfólio frekvencií, sa pozerajú na štandard LTE-U (LTE Unlicenced), ktorému sa budem venovať nižšie.

LTE-U – budúcnosť bez licencií, ale s obmedzeniami

Ako som už spomenul, technológia LTE je jedinečná v tom, že dokáže fungovať v rôznych pásmach od ultranízkych po ultravysoké, vrátane pásma 5 GHz. Táto frekvencia nie je licencovaná, teda nekontrolovaná štátom a fungujú na nej moderné Wi-Fi routery.

LTE-U (Unlicenced) je akousi zmesou bežnej Wi-Fi a mobilnej siete štvrtej generácie a sú navzájom kompatibilné. Prekážkou LTE-U, podobne ako Wi-Fi, je krátky dosah základňovej stanice, vďaka čomu je táto technológia vhodná len pre vnútorné použitie, napríklad v kancelárskych budovách a nákupné centrá. Výhodou technológie je však nelicencovateľnosť 5 GHz, pretože operátor môže nainštalovať svoje vlastné základňové stanice a pokryť ľubovoľné priestory sieťou LTE-U bez ďalších povolení od vládnych agentúr.

LTE-U neexistuje izolovane, ale ako doplnok k LTE a LTE-Advanced, to znamená, že používateľské zariadenie môže súčasne pracovať vo viacerých pásmach LTE pomocou LTE-A a súčasne využívať zdroje LTE-U, pričom kombinuje všetky siete do jedného kanála, čo umožňuje dosiahnuť špičkové rýchlosti 1 Gbps.

Navyše je podporovaná technológia Link Aggregation, pomocou ktorej môžete zvýšiť rýchlosť svojho smartfónu pomocou domácej Wi-Fi. To znamená, že keď ste doma, pomocou LTE-U môžete kombinovať LTE sieť operátora a domáce wifi do jedinej LTE nelicencovanej siete, ktorá bude využívať všetky vyššie uvedené kanály súčasne na prenos dát.

V súčasnosti prejavili záujem o LTE-U spoločnosti Beeline a MTS, ktoré plánujú nasadiť prvé siete LTE-U už v roku 2017. Na trhu ale nie sú žiadne smartfóny, ktoré by túto technológiu podporovali, aj keď by sa takéto zariadenia mali čoskoro dostať do predaja. Stojí za zmienku, že Rusko nezaostáva za ostatnými krajinami, keďže na svete ešte nebola spustená ani jedna nelicencovaná sieť LTE.

Záver

Dnes ste sa dozvedeli o základných pojmoch spojených so sieťami štvrtej generácie, ako aj o situácii s LTE v Rusku. Dúfam, že sa mi podarilo vysvetliť takéto zložité veci jednoduchými slovami. Na záver podotýkam, že som sa schválne nehrabal v teórii a zaťažil vás zbytočnými informáciami, ktoré by väčšinu nezaujímali.

Ak sa chcete dozvedieť niečo ďalšie o ruských operátoroch, ich technológiách a sieťach, môžete svoj návrh zanechať v komentároch a možno sa o ňom porozprávam v niektorom z nasledujúcich článkov.

Pojmy LTE a 4G sú tu už dlho a postupne sa stávajú súčasťou slovníka moderného človeka a s príchodom novej generácie Android smartfónov a vydaním iPhonu 5 nám stačí vedieť viac o tejto technológii, len aby nedošlo k zámene a, dobre, pre všeobecný rozvoj.

V tomto článku sa pokúsime poskytnúť najjednoduchšie odpovede na najobľúbenejšie otázky o LTE.

Čo je LTE?

Vyvinuté konzorciom 3GPP Long Term Evolution (doslova „dlhodobý vývoj“) vo všeobecne akceptovanej skrátenej verzii – LTE – je nový štandard mobilné siete so zvýšenou šírkou pásma a rýchlosťou prenosu dát. LTE používa rôzne frekvencie, ale funguje na základe používaných sietí GSM / HSPA, ktoré sú v skutočnosti ich vylepšenou verziou. Termín 4G alebo " bezdrôtové pripojenieštvrtej generácie“ sa používa ako synonymum pre LTE, čím sa zdôrazňujú rozdiely medzi týmto štandardom a 3G. Podľa predbežných prognóz môže do roku 2016 celkový počet účastníkov mobilného širokopásmového pripojenia dosiahnuť 5 miliárd ľudí.

Ako sa LTE (4G) líši od 3G

V prvom rade musíte pochopiť, že 4G LTE je evolučná, nie revolučná cesta vývoja, ktorá zahŕňa využitie možností existujúcej infraštruktúry. Siete 3G budú ešte dlho poskytovať širokopásmové služby miliardám používateľov mobilných zariadení. 4G však s istotou predpovedá úlohu všeobecne akceptovaného štandardu mobilnej komunikácie vzhľadom na množstvo zjavných výhod technológie 4G LTE, z ktorých hlavné sú:

• vyšší výkon a priepustnosť;
• Jednoduchosť – LTE podporuje flexibilné možnosti šírky pásma s nosnými frekvenciami od 1,4 MHz do 20 MHz, ako aj duplex s frekvenčným delením (FDD) a duplex s časovým delením (TDD).
• latencia - v LTE je podstatne nižšie oneskorenie pri prenose dát pre protokoly užívateľskej roviny v porovnaní s c existujúcich technológií tretej generácie (mimoriadne dôležitá výhoda napríklad pri podávaní online hier pre viacerých hráčov).
• široká škála koncových zariadení — LTE moduly sa plánujú vybaviť nielen smartfónmi a tabletmi, ale aj notebookmi, hernými konzolami, videokamerami a ďalšími prenosnými a domácimi zariadeniami.

Rýchlosť LTE

Možnosti technológie LTE poskytujú rýchlosť prenosu dát až 299,6 Mbps pre sťahovanie (sťahovanie) a až 75,4 Mbps pre nahrávanie. Pri LTE však rýchlosť v každom prípade do značnej miery závisí od polohy používateľa aj od aktuálneho zaťaženia siete. LTE sa však vyvíja: pred dvoma rokmi na MWC-2010 bola demonštrovaná možná maximálna šírka pásma až 1,2 Gbit za sekundu. Napríklad v Singapure, kde národné pokrytie LTE zabezpečuje operátor M1, však priemerná rýchlosť sťahovania v LTE nepresahuje 75 Mbps. V blízkej budúcnosti sa spoločnosť chystá zvýšiť rýchlosť na 150 Mbps s využitím frekvencií, ktoré sa v súčasnosti používajú na podporu zastaraného štandardu 2G.

Prečo sú frekvencie LTE v rôznych krajinách odlišné?

Napriek tomu, že LTE sa na celom svete veľmi aktívne rozvíja, neexistuje jediný frekvenčný rozsah, na ktorom by operovali 4G operátori. rozdielne krajiny mier. Je to spôsobené tým, že rádiové frekvenčné spektrum je v mnohých štátoch pod kontrolou vládnych štruktúr a činnosť operátorov je licencovaná. V rôznych krajinách už určité frekvencie využívajú iné služby (napríklad digitálna televízia), takže telekomunikačné spoločnosti musia používať tie, ktoré sú momentálne dostupné, a čakať na príležitosť získať prístup k novému rozsahu, ako je to v prípade singapurskej M1.

Najčastejšie používané LTE frekvencie

V ázijských krajinách je to 1800 MHz alebo 2600 MHz. Práve na týchto frekvenciách operujú operátori v Singapure, Hong Kongu a Južnej Kórei. V Japonsku a USA - 700 MHz alebo 2100 MHz. V Európe - 1800 MHz alebo 2600 MHz.

V Rusku LTE licencie získali Rostelecom (791-798,5 / 832-839,5 MHz, pásmo 20), MTS (798,5-806 / 839,5-847 MHz, pásmo 20), Megafon (806-813,5 / 847 -854,5 MHz, pásmo 20) a VimpelCom (" ") (813,5-821 / 854,5-862 MHz, pásmo 20), ktoré začnú poskytovať služby 4G LTE od júla budúceho roka.

Na Ukrajine sa LTE siete len začínajú rozvíjať a spustenie plnohodnotnej komerčnej prevádzky bude podľa odborníkov trvať minimálne rok a pol. Príčinou tohto zaostávania sú problémy s reguláciou a licencovaním, ako aj nedostatočná kapacita dopravnej siete.

Univerzálny LTE smartfón?

Takéto zariadenie zatiaľ neexistuje, keďže výrobcovia zatiaľ nevyvinuli takú kompaktnú anténu, ktorá by dokázala zabezpečiť príjem a prenos signálu aspoň na najpopulárnejších LTE frekvenciách súčasne. Preto sa hovorí, že iPhone 5 kúpený v štátoch nemusí fungovať v ázijských a európskych LTE sieťach. Ale nestojí za to byť obzvlášť rozrušený, vždy zostáva univerzálny, dostupný vo všetkých krajinách sveta. Ak však zoberieme do úvahy celosvetový trend posunu telekomunikačných operátorov k štandardu LTE a mieru uvoľňovania predtým obsadených frekvenčných pásiem, potom možno v budúcnosti očakávať vznik spoločného frekvenčného pásma v rôznych krajinách a regiónoch. svetove, zo sveta. To znamená, že problém vývoja univerzálneho LTE smartfónu možno do istej miery zjednodušiť a jeho vytvorenie je len otázkou času. Dúfajme, že sa tak stane veľmi skoro.

4G LTE je drahé

Rovnako ako svojho času štandard 3G, ani nová 4G ešte nie je demokratická v nastavení taríf. Lacné 4G LTE sa zatiaľ neponúka, takže si používatelia musia priplatiť za rýchlosť a výkon. LTE sa však skutočne predraží, ak si nedávate pozor na množstvo sťahovaných alebo prenášaných dát.

LTE smartfóny v predaji

Okrem spomínaného iPhonu 5, ktorý Apple začne predávať 21. septembra tohto roku, dokáže s LTE sieťami pracovať niekoľko ďalších smartfónov: HTC One XL, Samsung Galaxy S II LTE, LG Optimus True HD LTE a Galaxy Note LTE. Očakáva sa, že čoskoro budú v predaji aj LG Optimus G a Galaxy S3 LTE.

Novinky technológie LTE

U nás je štandard 4G LTE zatiaľ len perspektívny, a nie najbližší. Pre tých, ktorí často cestujú do zahraničia, je tu však množstvo príležitostí, ako naplno využiť výhody LTE. O rastúcej obľube tohto komunikačného štandardu svedčí aj fakt, že nový iPhone 5 od Apple vychádza v troch rôzne možnosti, z ktorých každý je určený pre špecifický rozsah frekvencií LTE. Napríklad A1428 (GSM) iPhone 5 podporuje LTE iba v USA a Kanade a pracuje na frekvencii 700 MHz. Model A1429 (CDMA) je zameraný na siete amerických operátorov Sprint a Verizon, ako aj japonského KDDI.

A nakoniec, A1429 (GSM) iPhone 5 funguje na frekvenciách 850 MHz, 1800 MHz a 2100 MHz a je najuniverzálnejší, keďže tieto frekvencie sa používajú na LTE komunikáciu v mnohých krajinách sveta (okrem USA a Kanady). Stránka podpory spoločnosti Apple uvádza, že A1429 (GSM) je kompatibilný s LTE v Austrálii, Hongkongu, Nemecku, Kórei, Japonsku, Singapure a Spojenom kráľovstve. Inými slovami to znamená, že ak žijete na Ukrajine a často navštevujete Európu, tak pri objednávaní iPhonu 5 z iných krajín zvoľte A1429 (GSM). Preto tí, ktorí častejšie navštevujú Spojené štáty, by si mali kúpiť A1428 (GSM) iPhone 5. Tiež nezabudnite, že takéto regionálne rozlíšenie sa vzťahuje iba na zariadenia špecifické pre LTE, v sieťach 3G bude každé z nich fungovať v ktoromkoľvek regióne planéta.

Samsung môže získať Nokia Siemens Networks(3. augusta 2012)
Juhokórejská korporácia Samsung skúma možnosť získania jedného z nich najväčších výrobcov univerzálne zariadenie pre komunikačné siete NSN. Podľa nezávislých analytikov a expertov by suma tohto obchodu mohla dosiahnuť päťdesiatpäť miliárd dolárov. Hovorca NSN uviedol, že záujem manažmentu Samsungu sa týka hromadných dodávok a globálnej výroby zariadení pre unikátne bezdrôtové siete mobilnej komunikácie.

Je potrebné pripomenúť, že dnes mobilné spoločnosti schopné robiť tento nákup, na svete ich nie je až tak veľa, ale na medzinárodný trh vybavenie operátora, takéto aktívum by bolo cenovo dostupné len pre korporácie Ericsson alebo Huawei. Takáto finančná dohoda však nezapadá do strategickej politiky Ericssonu a druhá korporácia už má podobnú infraštruktúru. Treba spomenúť, že čínska korporácia sa zvažuje ako potenciálny kupec NSN. Čo sa týka juhokórejského výrobcu mobilných zariadení, Samsung predtým vyrábal značkové stanice pre model WiMAX, ale táto služba stratila vedúce postavenie. inovatívna technológia LTE.

Prerozprávanie publikácie "LTE to LTE-Advanced: Čo potrebujete vedieť práve teraz" od Dr. Stamatisa Georgoulisa, Aeroflex Limited. V podstate nič zásadne nové.

Prechod z LTE na LTE-A sľubuje výhody tak pre operátora v podobe zníženia OPEX/CAPEX a zvýšenia využitia spektra, ako aj pre účastníka z hľadiska zvýšenia prenosových rýchlostí a kapacity siete.

LTE-A sľubuje, že umožní skutočnú 4G konektivitu a po prvýkrát môžu byť splnené požiadavky IMT-Advanced. Aké problémy by malo LTE vyriešiť, aby sa mohlo vyvinúť na LTE-A? Ako si začať užívať výhody riešenia už od prvých krokov?

Tento článok sa zaoberá hlavnými hnacími silami rýchleho prechodu na LTE-A, výhodami, ktoré sa očakávajú vzhľadom na rýchly rast dopytu po smartfónoch, a výzvami pre vlastníkov sietí, ktoré s tým prichádzajú. Zaoberá sa tiež tým, ako LTE-A pomáha operátorovi znižovať OPEX a CAPEX, ako aj to, ako operátorom umožňuje lepšie využívať drahé a fragmentované spektrum na zlepšenie pokrytia a kapacity siete.

LTE-A tiež pomáha operátorom splniť výzvu, ako zvýšiť energetickú účinnosť ich komunikačných technológií, a tento článok ukazuje, ako to možno dosiahnuť. Článok sa zameriava na takmer všetky nové technologické komponenty, ktoré sú spojené s LTE-A – frekvenčná agregácia, MIMO, samoorganizujúce sa siete, kontrola rušenia.

LTE-A. Kedy a čo

LTE-A je už s nami a teraz je čas diskutovať o výhodách tejto technológie. Hlavným dôvodom je, že LTE-A sľubuje nielen zrýchlenie prenosu dát, ale dokáže zvládnuť aj masívny dopyt po dátových službách generovaný používateľmi. Za rastúci objem návštevnosti vďačíme rastu rozšírenosti mobilných zariadení vrátane smartfónov a tabletov, rastu popularity aplikácií, najmä aplikácií sociálnej interakcie, ktoré vyžadujú neustále pripojenie. Len čo si používateľ zaobstará smartfón, jeho profil spotreby sa začne meniť v smere zvyšovania objemu návštevnosti, keďže používateľ ovláda rôzne možnosti svojho zariadenia a sťahuje si doň aplikácie. Na druhej strane tento proces vedie k zvýšeniu dopytu po súvislý náter, vrátane pokrytia v budovách a komunikačných služieb v verejná doprava. Podľa známej správy spoločnosti Cisco v posledných rokoch počet mobilných pripojení prekročil svetovú populáciu a teraz predstavuje približne 7 miliárd, ako je znázornené na obrázku 1.

Výhody LTE-A

Ako nám teda môže LTE-A pomôcť vyriešiť známe problémy? V prvom rade táto technológia zlepšuje pokrytie a kapacitu siete, dva kľúčové parametre, ktoré ovplyvňujú používateľskú skúsenosť. Rovnako dôležité je, že prevádzkovateľ bude môcť ušetriť na prevádzkových a kapitálových nákladoch, čo umožní spoločnosti zostať ziskovou. Výhody technológie, ktoré sú vlastné LTE-A sľubujú možnosť rýchlejšej implementácie a rýchlejšej detekcie a riešenia problémov. Predplatiteľom to poskytne možnosť rýchlejšieho pripojenia, zvýšenie kvality pripojenia a možnosť zárobku pre operátora.

Operátori majú v súčasnosti k dispozícii drahé, no roztrieštené spektrum. Zároveň je tu problém návratnosti investícií, ktorý sa nedá vyriešiť bez agregovania fragmentov spektra a ich zdieľania. O agregačných metódach si povieme neskôr, ale je dôležité pochopiť, že frekvenčná agregácia (CA – carrier aggregation) je kľúčovým komponentom LTE-A, ktorý umožňuje efektívne využívať frekvencie.

Napokon, zo strany jednotlivých spotrebiteľov a spoločnosti ako celku existuje dopyt po technológiách celulárna komunikácia a mobilný širokopásmový prístup sa stal viac „zeleným“. Úspora energie má navyše pod sebou a ekonomické opodstatnenie. Použitie technológií na potláčanie rušenia v LTE-A na zlepšenie signálu na okrajoch buniek v kombinácii s použitím samooptimalizácie siete, ako aj veľkého počtu malých buniek v heterogénnej sieti, poskytuje významný pozitívny príspevok k úsporám energie. v porovnaní s 3G a LTE.

Okrem vyššie uvedených funkcií existuje ešte viac efektívne technológie napríklad rastúce používanie sledovania paketov alebo technológie Doherty vo výkonových zosilňovačoch základňových staníc, ktoré tiež poskytujú ďalšie úspory energie. Reléové spínanie v LTE-A je tiež jedným z opatrení na úsporu energie, napríklad reléová stanica (RN - reléový uzol) môže zostať v „spánkovom“ režime, ak nie je žiadaná.

Výhody LTE-A oproti LTE

1. Agregácia frekvencií.

- zlepšená kapacita
- flexibilita pri využívaní spektra
- lepšie pokrytie

2. MIMO vyšších rádov
- vysoká rýchlosť prenosu dát
- Účinnosť spektra

3. SON / inteligentná heterogénna sieť
- vylepšené pokrytie
- zlepšená energetická účinnosť
- skratka OPEX a CAPEX
- zlepšená kvalita používateľského zážitku
- lepšia celková kapacita siete
- rýchlejší rozvoj siete

4. Kontrola rušenia
- nižšie náklady na používanie dát
- lepšie pokrytie


- lepšia celková kapacita siete

5. Spínanie relé
- lepšie pokrytie
- lepšia kvalita používateľského zážitku
- zlepšená energetická účinnosť
- rýchlejší rozvoj siete

čo je 4G?

Hoci operátori uvádzajú na trh LTE ako 4G technológiu, v skutočnosti máme do činenia s určitým oneskorením prechodu na novú generáciu. Tak ako sa „mobilný internet“, ktorý bol ponúkaný ešte v roku 1990 na báze E-GPRS, stal realitou až po nástupe 3G WCDMA, mobilné širokopásmové pripojenie sa stalo realitou až po nástupe 3,5G HSPA, a nie na čas nástupu 3G. Vysoká kapacita a nepretržitá konektivita očakávaná od HSPA sa stala realitou až s príchodom LTE. Reálne fungovanie 4G sa teda stane realitou až s príchodom LTE-A. Dá sa tvrdiť, že LTE je prototypom LTE-A.

Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU) navrhla zoznam odporúčaní, ktoré musí IMT Advanced 4G spĺňať. Cieľom je poskytnúť flexibilnú, globálnu, neprerušovanú mobilnú konektivitu založenú na all-IP sieti so škálovateľnou šírkou pásma a vysokou spektrálnou účinnosťou pri nízkej latencii a rýchlej mobilite. Rýchlostné ciele sú 100 Mbps v mobilnom režime a až 1 Gbps v špičkovom režime. 3GPP nazval špecifikáciu s týmito parametrami ako LTE-A, čo je opísané ako Rel.10 3GPP LTE. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva odporúčania ITU, parametre poskytované LTE Rel.9 a LTE-A.

Aktivátory technológie LTE-A

LTE-A je možné vďaka súboru technologických prostriedkov, z ktorých každý poskytuje zlepšenie výkonu v porovnaní s LTE. Základné aktivátory sú:

Agregácia frekvencie (CA)

Kombináciou blokov frekvencií nazývaných Component Carriers (CC), ako je znázornené na obrázku, frekvenčná agregácia umožňuje využitie fragmentovaného spektra a umožňuje LTE-A splniť požiadavky IMT-Advanced, predovšetkým požiadavku poskytnúť rýchlosť prenosu dát 1 Gbps. .

Agregáciu frekvencie je možné dosiahnuť prostredníctvom aktualizácie hardvéru, ako aj následnou kompatibilitou s 3GPP Rel.8. Agregácia frekvencií poskytuje flexibilitu pri používaní spektra, ale rozprávame sa nielen o použití viacerých frekvenčných pásiem 20 MHz, je tiež možné agregovať malé, nesusediace frekvenčné pásma. Frekvenčné pásmo sa teda môže výrazne meniť, aby vyhovovalo potrebám jednotlivých používateľov.

Poskytovanie podpory CA v účastníckych zariadeniach je však skutočnou výzvou.

MIMO vyššieho rádu (HOM)

Vyššie rády MIMO (na obrázku 4) umožňujú lepšiu spektrálnu účinnosť, pokiaľ ide o bps na Hz. Ale to si opäť vyžaduje upgrade železa. MIMO vyššieho rádu poskytne LTE-A až 8 simultánnych prenosových tokov poskytujúcich spektrálnu účinnosť uplink a downlink, aby spĺňali špecifikácie IMT-A. Je možné použiť niektoré zložité schémy uplinku a downlinku pre jedného aj viacerých používateľov. MIMO vyžaduje použitie viacerých antén na základňových staniciach aj na účastníckych jednotkách – 8 tokov by si vyžadovalo 8 samostatných antén na zariadení. V kombinácii s viacerými rádiami, ktoré sú poskytované aj v LTE-A, to znamená, že mobilné zariadenia sa časom môžu stať ako „dikobraz“.

Prepínanie relé

Relé predstavujú nákladovo efektívny spôsob rozšírenia pokrytia v oblastiach, kde pevné širokopásmové pripojenie nie je ekonomicky životaschopné. Môžete pripojiť reťaz základňových staníc, ktoré fungujú ako prenosové stanice v základnej sieti. Reléová základňa funguje ako účastnícke zariadenie v darcovskej makrobunke. Použitie takejto schémy umožňuje rýchle nasadenie siete, pričom náklady na vybavenie sú nízke v porovnaní s použitím tradičnej chrbticovej siete. Použitie relé je efektívna výmena kapacity bunky za oblasť pokrytia.

Samoorganizujúce sa/samooptimalizujúce siete (SON)

SON efektívne využíva heterogénne siete (HetNets), hybridné siete, ktoré zahŕňajú malé bunky na zlepšenie pokrytia a kapacity poskytovanej tradičnými makrobunkami. Do makrobunky je možné umiestniť niekoľko malých buniek pomocou rovnakých frekvenčných pásiem, aby sa vyplnili medzery v pokrytí a poskytla sa dodatočná kapacita.

Efektívne využitie SON môže znížiť OPEX, ako aj zvýšiť kapacitu. Ak je však vývoj siete chaotický, môžu nastať problémy. Aby sa predišlo strate kapacity, je potrebná koordinácia. Na maximalizáciu dosiahnutého účinku je potrebná dynamická adaptácia.

Niektoré prvky SON, ako sú správy CGI a automatické rozpoznávanie susedov (ANR), už boli implementované v Rel.8, Rel.9 má vylepšenia RLF. Ale ak LTE poskytuje základnú líniu, potom LTE-A, kde sa objavilo rozhranie X2, poskytuje možnosť výmeny informácií; zlepšená koordinácia interferencie medzi bunkami; vyváženie zaťaženia; minimalizácia potreby skúšok jazdy (MDT); sebakorekcia; úspora energie. Vydanie 11 tiež predstavuje Coordinated Multipoint (CoMP).

Obrázok 3 Tri z mnohých možných scenárov frekvenčnej agregácie pre LTE-A, kde f1 je znázornené sivou farbou a f2 je znázornené modrou farbou: (a) f1 sa používa na zvýšenie pokrytia a f2 sa používa na zvýšenie rýchlosti prenosu dát (f2>f1)
(b) Obidve frekvencie sa používajú na zvýšenie kapacity bunky;
(c) f1 poskytuje makro pokrytie a f2 sa používa na zvýšenie priepustnosti v hotspotoch.

Manažment rušenia (IM)

Kontrola rušenia je ďalšou vlastnosťou LTE-A, ktorá sa dosahuje aktualizáciou softvéru, ktorá môže poskytnúť zvýšenie spektrálnej účinnosti (merané v bitoch/s na Hz/km2). To poskytuje výhodu efektívnejšieho zdieľania v rámci danej oblasti. Funkcia je dynamická a môže pracovať v rozsahu až 100 ms.

Enhanced Inter-Cell Interference Mitigation (eICIC) je rozšírením technológií kontroly rušenia, ktoré boli použité v LTE Rel 8 a Rel 9. Rozdiel je v tom, že tento proces nie je transparentný pre účastnícke zariadenia, a preto je potrebné ho otestovať, napr. pomocou testovacieho mobilu Aeroflex TM500.

ECIC vyžaduje koordináciu medzi každým zo sieťových uzlov, ktoré spolu komunikujú cez rozhranie X2. Typicky môžu makrobunky, ktorých oblasti pokrytia sa prekrývajú s oblasťami jednej alebo viacerých malých buniek, koordinovať prenos s týmito uzlami. Pomôže to znížiť rušenie spôsobené účastníckymi jednotkami v týchto bunkách v niektorých podrámcoch obmedzením prenosu makrobuniek do DL spoločného referenčného signálu (CRS), bez prenosu dát, počas niektorých podrámcov – tento režim sa nazýva takmer prázdne podrámce (ABS). ) - takmer prázdne pomocné rámy. To znižuje interferenciu na okraji bunky vytvorenej mikrobunkou alebo pikobunkou a tiež umožňuje mikrobunkám a pikobunkám vytvoriť "predĺženie polomeru bunky", čím sa zväčší oblasť pokrytia počas týchto podrámcov.

Výsledky

Všetky vylepšenia prichádzajúce do LTE-A – SON, IM, malé bunky, HetNet – sľubujú významné výhody pre operátorov a predplatiteľov. Všetky tieto komponenty, ak sú implementované súčasne, zlepšujú spektrálnu účinnosť, zvyšujú kapacitu a pokrytie a umožňujú sieti efektívnejšie obsluhovať viacero zariadení.

Tieto vylepšenia sa dosahujú kombináciou upgradov softvéru a nákladovo efektívnych výmen hardvéru. Kombinovaný efekt poskytuje 2,2-násobný nárast kapacity (Rel. 10 HetNet) v porovnaní so sieťou, ktorá využíva iba makrobunky. Výhody LTE-A sú navyše samozrejmé a hmatateľné. Pre používateľov táto technológia sľubuje celkové zlepšenie kvality zážitku a zníženie nákladov na prenos dát. Operátor bude profitovať zo znížených OPEX a CAPEX využitím „inteligentnosti“ HetNet, čo je možnosť, ktorá sa zavádza. A tiež ďalším zvyšovaním účinnosti s vývojom železa. Sieťoví predajcovia sú už schopní poskytovať vylepšenia inteligentných sietí HetNets, po ktorých budú čoskoro nasledovať CA a MIMO vyššej kategórie.

Samotné 3G(UMTS) siete boli už dosť vyspelou technológiou a ich neskoršie 3,75G verzie s podporou technológií HSPA+ boli vlastne predchodcom nového typu 4G komunikácie štvrtej generácie. Nakoniec sa LTE stalo hlavným štandardom 4G a potom bolo inovované na pokročilé LTE. Pre LTE advanced boli oznámené nasledovné požiadavky: rýchlostný štandard pre pohybujúce sa objekty je viac ako 100 Mbps, pre stacionárne objekty viac ako 1 Gbps. Na rozdiel od predchodcov vďaka novému rádiovému modulu už LTE nepodporuje 2-3 hlavné frekvencie, ale celé frekvenčné pásmo od 1,4 MHz do 20 MHz. Kanály sa stali širokopásmovými a nové typy modulácie signálu a protokol prenosu dát, ktorý sa stal úplne digitálnym (vrátane hlasu), poskytli vyššie rýchlosti.

Porovnávacia tabuľka sietí GPRS, 3G, 4G

Pre zariadenia 4G siete je vyčlenených približne 70 štandardných frekvenčných pásiem, takzvaných BAND.

používané v Rusku.

3 v pásme 1800 MHz FDD; 7 v pásme 2600 MHz FDD; 20 v pásme 800 MHz FDD;

31 v pásme 450 MHz FDD; 38 v pásme 2600 MHz TDD.

Tabuľka PÁSMA používaná mobilnými operátormi v Rusku

Označenia FDD a TDD označujú typy spracovania signálu FDD je Frequency Division Duplex (frekvenčné delenie prichádzajúceho a odchádzajúceho kanálu), TDD - Time Division Duplex (časové oddelenie prichádzajúceho a odchádzajúceho kanálu). V tomto prípade, ak máme v FDD LTE šírku kanála 20 MHz, časť frekvenčného rozsahu (15 MHz) je daná pre príjem a časť (5 MHz) pre prenos signálu. Kanály sa vo frekvencii neprekrývajú a je zabezpečené stabilné načítavanie a vykladanie dát. TDD LTE úplne poskytuje pásmo na príjem a prenos, ale dáta sa prenášajú striedavo, zatiaľ čo prijímanie dát má vyššiu prioritu.

Podľa štatistík je u nás najrozšírenejšie pásmo LTE 1800 MHz, a preto by ste si na túto frekvenciu mali kúpiť opakovač signálu 4G.

Kategórie 4G LTE

Keďže rozsah používaných frekvencií je pomerne veľký a takmer každý rok sa vylepšujú prijímacie a vysielacie zariadenia (nové typy modulácie, podpora frekvenčnej agregácie a mnohé ďalšie), boli zavedené špeciálne kategórie na štandardizáciu zariadení. Podstata týchto kategórií je celkom jednoduchá – čím vyššia kategória, tým vyššia rýchlosť príjmu a prenosu. Dnes sú najpoužívanejšie kategórie CAT3-CAT4. To znamená, že maximálna dosiahnuteľná rýchlosť mobilný internet pre príjem (DownLink) môže byť 150 Mbps, pre prenos (UpLink) - 50 Mbps. Pre bežného užívateľa je znalosť kategórie LTE zariadení v súčasnosti veľmi dôležitým faktorom, pretože. veľa nových zariadení (rovnaké Mobilné telefóny alebo smerovače) hardvér jednoducho nemusí podporovať požadovaný výmenný kurz dát. K dnešnému dňu väčšina nových modelov telefónov, modemov a smerovačov, ktoré podporujú štandard LTE, zvyčajne uvádza číslo kategórie. Urobme rezervu, že dnes sa na trhu len začínajú objavovať zariadenia 5-6 kategórií. Hoci v skutočnosti je už 16 kategórií a budú pribúdať, tu je tabuľka pre 14 hlavných kategórií.

Ako môžete vidieť z tabuľky, od kategórie 6 (kat. 6) už zariadenia disponujú novým štandardom LTE-A (Advanced). LTE-A je prakticky to isté LTE, ktoré podporuje takzvanú frekvenčnú agregáciu. Agregácia frekvencií umožňuje smartfónu, smerovaču, modemu pracovať na niekoľkých frekvenciách naraz, čím sa rozširuje kanál na príjem a prenos informácií. V tomto prípade je zariadenie pripojené k niekoľkým PÁSAM naraz, ktoré obsluhuje operátor. Podľa toho to bude možné, ak router alebo telefón hardvérovo podporuje štandard LTE-A.

Takže dnes je teoretická rýchlosť internetu v 4G LTE sieťach od 1Gb a vyššie limitovaná najmä vyrobenými zariadeniami, t.j. výrobcovia ešte musia dobehnúť existujúce štandardy ... A 5G je na ceste, ale o tom si povieme trochu neskôr.