История развития LTE сигнала

Термин LTE происходит от английского словосочетания Long-Term Evolution, что в переводе на русский обозначает «долговременное развитие». В литературе и рекламе термин упоминается как 4G LTE. Это современный стандарт беспроводной передачи данных для мобильных телефонов, смартфонов, планшетов и прочих девайсов, работающих с данными. По сравнению с предыдущей технологией, 3G, LTE характеризуется улучшенным ядром сети и переработанным радиоинтерфейсом. Новый стандарт разработан консорциумом 3GPP и определен в документации Release 8 и Release 9.

По своей сути, LTE – это обновление как для провайдеров, работающих в сети CDMA2000, так и для операторов сотовой связи GSM/UMTS. Интересно, что в разных странах для сети LTE используются разные полосы и частоты, а это значит, что подключиться к сети нового поколения можно только с многодиапазонного телефона.

Несмотря на то что маркировка 4G повсеместно используется как мобильными операторами, так и изготовителями гаджетов, LTE не удовлетворяет техническим требованиям, которые были изначально приняты Международным союзом электросвязи и 3GPP. Однако маркетинговая необходимость и улучшения технологии 3G способствовали тому, что союз электросвязи принял решение: технологии WiMAX, HSPA+ и LTE могут обозначаться, как 4G.

История LTE

Как появился стандарт 4G-LTE? Чтобы понять это, окунемся в историю. В 80-х годах прошлого столетия был разработан стандарт 1G, который представляли технологии AMPS (США) и NMT и TACS на территории Европы. Буква G, стоящая после цифры, обозначает Generation – несколько стандартов мобильной связи, работающих похожим образом. Стандарт 1G не был популярным: качество соединения между абонентами было гораздо хуже проводного.

В 1990-х годах в повседневную жизнь людей проник стандарт 2G, который оказался гораздо прогрессивнее своего предшественника. Реализацией стандарта в США стали технологии D-AMPS и CDMA, а в Европе сделали ставку на GSM. В отличие от 1G, 2G уже предлагал абонентам беспроводную передачу информации (CSD, SMS). По современным меркам, скорость передачи данных по CSD была очень низкой – всего 14 кбит/сек. Однако справедливости ради нужно отметить, что в то время практически никто из пользователей не знал, как можно использовать такую возможность.

В 1997 году появилась технология GPRS, обеспечивающая передачу данных на скорости до 100 кбит/сек. Нововведение появилось очень вовремя: увлечение пользователей электронной почтой обеспечило GPRS большую популярность. Теоретически GPRS вполне мог бы стать 3G, но Международный союз электросвязи решил по-другому. В 1997 году был утвержден стандарт IMT-2000 (сейчас он известен как 3G). Скорость передачи данных по IMT-2000 достигала рекордных на то время 2 Мбит/сек, ну а GPRS был присвоен средний статус 2,5G. Улучшением GPRS стал EDGE. Причиной появления EDGE стало желание операторов выжать все, что можно, из GSM и нежелание сразу переходить на 3G.

3G объединяет в себе несколько технологий: FOMA, UMTS и CDMA2000. Первая используется в Японии, а вторая и третья – в Европе и США. UMTS можно назвать следующей ступенью эволюции GSM. А вот ситуация с CDMA2000 намного интереснее: долгое время скорость передачи данных в этой сети была немногим больше 100 кбит/сек.

Основное отличие 2G от 3G заключается в том, что в 3G можно одновременно и говорить по телефону, и скачивать данные с какого-нибудь интернет-сайта. В 2G такой возможности не было.

К 2010 году скорость подключения в сети 3G выросла в несколько раз. Сеть CDMA2000 получила модификацию EV-DO REV.A, а UMTS развилась до HSDPA+, которая обеспечивает скорость до 42 Мбит/сек (в теории – 330 Мбит/сек). Дальнейшим развитием мобильных технологий стал стандарт LTE.

Особенности технологии LTE

Целью внедрения сети нового поколения было решение двух задач: увеличение скорости передачи данных и пропускной способности. Для этого должны были использоваться методы модуляции и цифровой обработки сигналов, созданные еще в начале 2000-х.

Новый стандарт должен был упростить архитектуру существующих IP-сетей, сократив до минимума задержки при передаче данных. Вместе с тем новый стандарт LTE оказался несовместимым с 3G и 2G, и поэтому для него отвели свои частоты.

Сеть LTE работает в широкой полосе пропускания – от 1,4 до 20 МГц, максимальная скорость отдачи – 172,8 Мбит/сек, предельная скорость загрузки контента составляет 326,4 Мбит/сек. Минимальная задержка при передаче данных – 5 миллисекунд.

Радиус действия сигнала LTE зависит от мощности базовой станции, а скорость передачи данных – от частоты сигнала и удаленности пользователя. Так, абонент мобильной сети может скачивать из Интернета данные на скорости до 1 Мбит/сек, если его удаленность от базовой станции находится в пределах 3,2-19,7 км. Первая цифра справедлива для частоты вещания 2600 МГц, а вторая – для частоты 450 МГц. Если абонент находится дальше, для качественной работы ему будет нужна антенна для усиления LTE сигнала.

Российские операторы сотовой связи 4G работают на частотах 2600 МГц или 800 МГц. Станция, передающая сигнал на частоте 800 МГц, обеспечивает скорость 1 Мбит/сек на расстоянии до 13,4 км.

Передача голоса по LTE

Стандарт LTE обеспечивает поддержку коммутации пакетов по собственной сети all-IP. При этом одна физическая линия может использоваться многими узлами. В то же время голосовые вызовы в сетях предыдущего поколения – это коммутация каналов (одна линия может быть использована только двумя узлами). Это означает, что каждый оператор, который переходит на новый стандарт, должен соответствующим образом изменить свою голосовую сеть. На данный момент имеются три основных подхода:

• VoLTE – голос по LTE, технология, благодаря которой голосовые данные передаются как поток данных;
• Circuit-switched fallback (CSFB) – суть способа в том, что для обеспечения голосового вызова аппарат абонента возвращается к сети GSM или UMTS. Российские операторы мобильной связи используют именно этот метод;
• Одновременная передача голоса и LTE (SVLTE).

LTE в России

LTE-сети в России присутствуют в 79 регионах. По данным самих операторов, в зоне покрытия находится свыше половины всего населения. Разумеется, большинство абонентов находятся в зоне неуверенного приема, где требуется усиление LTE сигнала.

Каждый из операторов характеризуется разной зоной покрытия. Во многих случаях сеть есть только в административных областных и районных центрах. Довольно часто операторы заключают между собой договоры, согласно которым одна из компаний использует инфраструктуру другой.