LTE

Официальный логотип

LTE (буквально с англ. Long-Term Evolution — долговременное развитие, часто обозначается как 4G LTE) — стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными. Он основан на сетевых технологиях GSM/EDGE и UMTS/HSPA, увеличивая пропускную способность и скорость за счёт использования другого радиоинтерфейса вместе с улучшением ядра сети[1][2]. Стандарт был разработан 3GPP (консорциум, разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии) и определён в серии документов Release 8, с незначительными улучшениями, описанными в Release 9.

LTE является естественным обновлением как для операторов с сетью GSM/UMTS, так и для операторов с сетью CDMA2000. В разных странах используются различные частоты и полосы для LTE, что делает возможным подключать к LTE-сетям по всему миру только многодиапазонные телефоны.

Хотя маркировка 4G используется сотовыми операторами и производителями телефонов, LTE (как указано в серии документов консорциума 3GPP Release 8 и Release 9) не удовлетворяет техническим требованиям, которые консорциум 3GPP принял для нового поколения сотовой связи, а также требованиям, которые были первоначально установлены Международным союзом электросвязи (в спецификации IMT Advanced).

Содержание

Обзор технологии

LTE является стандартом беспроводной передачи данных и развитием стандартов GSM/UMTS. Целью LTE было увеличение пропускной способности и скорости с использованием нового метода цифровой обработки сигналов и модуляции, которые были разработаны на рубеже тысячелетий. Ещё одной целью было реконструировать и упростить архитектуру сетей, основанных на IP, значительно уменьшив задержки при передаче данных по сравнению с архитектурой 3G сетей. Беспроводной интерфейс LTE является несовместимым с 2G и 3G, поэтому он должен работать на отдельной частоте.

Спецификация LTE позволяет обеспечить скорость загрузки до 326,4 Мбит/с, скорость отдачи до 172,8 Мбит/с, а задержка в передаче данных может быть снижена до 5 миллисекунд. LTE поддерживает полосы пропускания частот от 1,4 МГц до 20 МГц и поддерживает как частотное разделение каналов (FDD), так и временное разделение (TDD).

Ниже представлен рейтинг стран по временному охвату 4G LTE (данные OpenSignal на сентябрь 2015 года)[3].

Место Страна Охват
1   Южная Корея 97 %
2   Япония 90 %
3   Гонконг 86 %
4   Кувейт 86 %
5   Сингапур 84 %
6   Уругвай 84 %
7   Казахстан 81 %
8   Нидерланды 80 %
9   Бахрейн 79 %
10   США 78 %
11   Швеция 78 %
12   Китай 76 %
13   Катар 75 %
14   Австралия 74 %
15   Эстония 74 %
16   Тайвань 73 %
54   Россия 49 %

Особенности технологии

Радиус действия базовой станции LTE зависит от мощности излучения и теоретически не ограничен, а максимальная скорость передачи данных зависит от радиочастоты и удалённости от базовой станции. Теоретический предел для скорости в 1 Мбит/сек — от 3,2 км (2600 МГц) до 19,7 км (450 МГц). Большинство операторов в России работают в диапазонах 2600 МГц, 1800 МГц и 800 МГц (стандарт LTE-FDD). Базовые станции диапазона 800 МГц способны обеспечить такую скорость на расстоянии до 13,4 км[4]. Диапазон 1800 МГц — наиболее используемый в мире, он сочетает в себе высокую емкость и относительно большой радиус действия (6,8 км).

В ноябре 2015 года Международный союз электросвязи рекомендовал в Европе, Африке, на Ближнем Востоке и в Центральной Азии строить LTE-сети в диапазоне 694—790 МГц. Эти частоты в ряде стран, в частности в России, заняты аналоговым телевещанием[5].

Большая часть стандарта LTE рассматривает модернизацию 3G UMTS на то, что в конечном итоге будет технологией 4G. Большая часть работы направлена на упрощение архитектуры системы: она переходит из существующих UMTS цепи + коммутации пакетов объединенной сети к единой IP-инфраструктуре (all-IP). E-UTRA является беспроводным интерфейсом LTE. Его основные особенности:

  • Максимальная скорость загрузки из Сети до 299,6 Мбит/с и максимальная скорость загрузки в Сеть от абонента до 75,4 Мбит/с в зависимости от категории оборудования пользователя (антенна 4×4 с использованием спектра 20 МГц).
  • Низкая задержка при передаче данных (5 мс задержка для маленьких IP пакетов в оптимальных условиях), более низкая задержка при установке соединения.
  • Улучшена поддержка мобильности, в качестве примера терминал, движущийся со скоростью 350 км/ч или 500 км/ч в зависимости от диапазона частот.
  • OFDMA для нисходящей линии связи, SC-FDMA для восходящей линии связи с целью экономии энергии.
  • Поддержка и FDD и TDD систем связи, а также полудуплексной FDD с одной и той же технологией радиодоступа.
  • Повышение гибкости. Спектр: 1,4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц для ширины соты стандартизированы.
  • Поддержка размеров соты от нескольких десятков метров (фемто и пикосоты) до 100 км. В нижних частотных диапазонах, которые будут использоваться в сельских районах, 5 км является оптимальным размером соты. В городе и в районах плотной заселённости более высокие частотные диапазоны (например, 2,6 ГГц в ЕС) используются для поддержки высокоскоростной мобильной широкополосной связи. В этом случае размер соты может быть 1 км или даже меньше.
  • Поддержка как минимум 200 активных клиентов в каждой соте 5 МГц.
  • Поддержка сосуществования со старыми стандартами (например, GSM/EDGE, UMTS и CDMA2000). Пользователи могут начать вызов или передачу данных в области с наличием LTE и, покинув область покрытия, продолжить работу без каких-либо специальных действий с его стороны в сетях GSM/GPRS.
  • Радиоинтерфейс коммутации пакетов.

Голосовые вызовы

Стандарт LTE поддерживает только коммутацию пакетов со своей сетью all-IP. Голосовые вызовы в GSM, UMTS и CDMA2000 являются коммутацией каналов, поэтому с переходом на LTE операторы должны реорганизовать свою сеть голосовых вызовов.[6] Имеются три различных подхода:

Голос по LTE (VoLTE)
Circuit-switched fallback (CSFB)
При таком подходе LTE обеспечивает только услуги передачи данных, поэтому, когда требуется принять или совершить голосовой вызов, терминал просто возвращается к сети с коммутацией каналов (например, GSM или UMTS). При использовании этого решения, операторам просто нужно обновить MSC, вместо развертывания IMS, поэтому можно быстро начать предоставлять услуги. Однако недостатком является более длительная задержка при установке вызова. Данный способ организации вызова в настоящее время используют все российские сотовые операторы, предоставляющие LTE.
Одновременная передача голоса и LTE (SVLTE)
При таком подходе, терминал работает одновременно в LTE и с коммутацией каналов, в режиме LTE предоставляются услуги передачи данных и в режиме с коммутацией каналов обеспечиваются голосовые услуги. Это решение основано исключительно на требованиях к мобильному телефону и не имеет специальных требований к сети. Недостатком такого решения является то, что такой телефон может стать дорогим и иметь высокое энергопотребление.

LTE в России

Первая сеть LTE в России была запущена ООО «Скартел» (бренд Yota) 20 декабря 2011 г. в Новосибирске и состояла из 63 базовых станций.[7] До официального запуска абоненты могли приобрести USB-модем и пользоваться услугами в тестовом режиме (плата не взималась). Первым среди операторов «большой тройки» технологию LTE запустил «МегаФон» 23 апреля 2012 г. (также в Новосибирске)[8], в Москве услуги сети LTE абонентам оператора стали доступны 14 мая 2012 г.[9]

LTE присутствует в 85 регионах России[10]. В зоне покрытия находится 70 % населения на начало 2016 года[11]. Стоит учесть, что разные операторы предоставляют разный уровень покрытия. В некоторых случаях сеть запускается только в административных центрах регионов. Количество базовых станций мобильной связи стандарта LTE и последующих его модификаций в 2016 году в РФ увеличилось на 54,4 % — до 111,519 тысячи с 72,2 тысячи в 2015 году. Больше всего базовых станций LTE установлено в Центральном федеральном округе — 40,93 тысячи, наименьшее их число — на Дальнем Востоке — 4,935 тысячи[12].

Для организации голосовых вызовов в настоящее время используется подход CSFB, однако идёт тестирование и планируется к запуску VoLTE.

 
Иконка LTE Advanced c ЧА в Android

Федеральные операторы «МТС» и «Мегафон» используют частотные диапазоны LTE (англ.) 3 (FDD 1800 МГц), 7 (FDD 2600 МГц), 20 (FDD 800 МГц), 38 (TDD 2600 МГц); «Билайн» — диапазоны 3, 7, 20; Tele2 — 7, 20, 31 (FDD 450 МГц); Yota — 3, 7, 38. Используются технологии LTE Advanced — частотная агрегация (carrier aggregation) и модуляция 256QAM.

«МТС» и «Билайн» заключили договор об использовании и строительстве сети во многих регионах по принципу Radio Access Network sharing[13][14]. Это означает, что один оператор строит инфраструктуру, а другой оператор только использует её (раз в полгода производится финансовый взаиморасчёт). Такое решение позволяет значительно сократить затраты на строительство и обслуживание сетей (так как фактически требуется только одна сеть, которая используется одновременно двумя компаниями).

Также в Чеченской Республике действует LTE сеть регионального оператора «Вайнах Телеком» в диапазоне 40 (TDD 2300 МГц); на частотах 1800 МГц запущены сети: в Республике Татарстан от «Таттелеком», в Свердловской области, Курганской области, Ханты-Мансийском автономном округе — Югра и Ямало-Ненецком автономном округе сеть от оператора «Мотив» (ООО «ЕКАТЕРИНБУРГ — 2000»), в Крыму LTE предоставляют операторы WIN mobile и Волна мобайл[15]

См. также

Примечания

  1. An Introduction to LTE. 3GPP LTE Encyclopedia. Проверено 3 декабря 2010.
  2. Long Term Evolution (LTE): A Technical Overview. Motorola. Проверено 3 июля 2010.
  3. The State of LTE (September 2015). OpenSignal
  4. Mobile-review.com LTE в 450 МГц и не только
  5. Елизавета Серьгина, Ксения Болецкая. Международный союз электросвязи рекомендовал строить LTE-сети в диапазоне 694–790 МГц. Ведомости (30 ноября 2015). Проверено 30 ноября 2015.
  6. «Voice and SMS in LTE Technology White Paper, Rohde & Schwarz, 2011»
  7. Кирилл Маковеев. Обогнали всех на «Йоту», НГС.Новости (21.12.2011).
  8. Александр Месаркишвили. «МегаФон» запустил сеть 4G в Новосибирске, Континент Сибирь Online (23.04.2012).
  9. Наталья Лаврентьева. «Мегафон» запустил 4G-сеть в Москве, Cnews (14.05.2012).
  10. Ведомости. МТС построила сети LTE во всех регионах (10 января 2016). Проверено 3 января 2017.
  11. ru_4g. Охват населения покрытием LTE в России составил 70% на начало 2016 года. Сообщество 4G. Проверено 3 января 2017.
  12. Роскомнадзор. В России на 55% выросло количество базовых станций стандарта LTE (рус.) (03.03.2017).
  13. Конспекты, Q&A: МТС и Вымпелком — официально о RAN sharing и spectrum sharing
  14. Слухи. LTE. network sharing: Шеринг инфраструктуры Билайн и МТС? В России наконец-то научились считать деньги?
  15. Крым получил частоты для LTE (рус.), Российская газета (7 ноября 2016). Проверено 2 сентября 2018.

Ссылки