Последние несколько лет идет бурная разработка и внедрение сетей стандарта Long Term Evolution (LTE). Большие и не очень операторы мобильной связи по всему миру активно продвигают эту технологию как технологию связи четвертого поколения (4G). Действительно ли LTE является технологией 4G? Ответ на этот вопрос ниже.
Немного истории
Для начала кратко вспомним, что было до LTE и каким путем развивалась мобильная связь. Рисунок ниже нам в этом поможет.
Началось все еще на границе 70-хх и 80-хх годов XX века. В это время были разработаны первые аналоговые системы мобильной связи (APMS, NMT-450, TACS) в нескольких странах (США, Япония, Северная Европа). Именно эти технологии принято относить к первому поколению (1G). Первой сетью, которая была запущена в коммерческую эксплутацию, является сеть стандарта APMS и было это в Чикаго.
Примерно через 10 лет уже были разработаны цифровые системы мобильной связи второго поколения (2G). Наиболее известными из них являются технологии CDMA и GSM. Технология CDMA основывается на кодовом разделении каналов, а технология GSM — на временном. Однако, обе являются технологиями с коммутацией каналов. И разрабатывались они для передачи голоса. Для того, чтобы передавать различные данные с использованием коммутации пакетов, и для повышения эффективности использования радиоресурсов, были разработаны надстройки GPRS и EDGE.
Следующим этапом в развитии мобильных систем связи является появление представителей третьего поколения (3G), а именно стандарта UMTS. Технология UMTS позволила увеличить скорости передачи данных, а также с самого начала поддерживала как коммутацию каналов, так и коммутацию пакетов. Дальнейшее развитие данной технологии (HSPA) обеспечивает еще большее увеличение скоростей передачи данных (вплоть до ~30 Мбит/с).
И вот тут появляется технология LTE. А на сегодняшний день есть уже ее продолжение в виде LTE-Advanced (LTE-A). К какому же поколению отнести эти технологии и чем они между собой отличаются? Давайте разбираться.
Требования к 4G
Тут все очень просто. Есть международный союз по телекоммуникациям, который называется ITU (International Telecommunications Union). Именно этот союз и определил требования к сетям четвертого поколения. Список требований называется IMT-Advanced (International Mobile Telecommunication-Advanced).
К основным требованиям относятся: пиковая спектральная эффективность, поддерживаемая ширина радиоканала и задержка передачи данных. В качестве значений этих характеристик, которыми должны обладать системы четвертого поколения, были выбраны следующие:
— пиковая спектральная эффективность: нисходящий канал (от базовой станции к абоненту) 15 бит/с/Гц; восходящий канал (от абонента к базовой станции) 6,75 бит/с/Гц
— поддерживаемая ширина канала: вплоть до 40 МГц
— задержка передачи данных: не в нагруженной системе не должна превышать 10 мс.
Удолетворяет ли данным требованиям технология LTE?
Технологии LTE и LTE-A
Характеристики LTE:
— пиковая спектральная эффективность: нисходящий канал 16 бит/с/Гц (при MIMO 4x4); восходящий канал 4 бит/с/Гц
— поддерживаемая ширина канала: до 20 МГц
— задержка передачи данных: ~5 мс.
Как мы видим, LTE полностью отвечает только требованиям по задержке для систем четвертого поколения. Требованиям ни по спектральной эффективности, ни по поддерживаемой ширине канала, предъявляемым к 4G, технология LTE не отвечает. Соответственно, ее нельзя относить к технологиям четвертого поколения. Все заявления о том, что LTE — это 4G, следует рассматривать как чисто маркетинговый ход и не более того.
Что же тогда является технологиями 4G? Давайте посмотрим на те самые характеристики технологии LTE-Advanced:
— пиковая спектральная эффективность: нисходящий канал 30 бит/с/Гц (при MIMO 8x8); восходящий канал 16,1 бит/с/Гц (при MIMO 4x4)
— поддерживаемая ширина канала: до 100 МГц
— задержка передачи данных: ~5 мс.
Вот это и есть настоящий 4G!
За счет чего же LTE-A удается добиться таких показателей? К основным причинам стоит отнести использование следующих технологий:
— увеличение количества передающих и приемных антенн вплоть до 8 с каждой стороны (MIMO 8x8)
— Carrier Aggregation — объединение частотных каналов, суммарная ширина которых может достигать 100 МГц
— Coordinated Multipoint (CoMP) transmission/reception — обслуживание одного абонента несколькими базовыми станциями
— HetNet — гетерогенные сети, использование пико- и микро- базовых станций.
О каждом из этих пуктов можно написать не одну статью. Если найдутся заинтересованные читатели, я попробую их кратко освятить в своих следующих работах.
На этом пока все. Спасибо за внимание.
P.S. Если кто-то сочтет данную заметку достойной приглашения — буду очень признателен.
Автор: Alexey86
