Почти все современные смартфоны оснащены LTE, но не все знают, что это такое и может ли он быть полезен. Общее мнение таково: когда люди получают новый телефон с поддержкой LTE, они не знают, как использовать его на практике. Когда они пытаются разобраться в этом самостоятельно, то обычно сталкиваются с техническим термином, содержащим множество взаимосвязанных понятий, и вместо того, чтобы объяснить их, запутываются еще больше.
Если кратко объяснить, что такое LTE, то это современный интернет-стандарт, предназначенный для мобильных устройств. Проще говоря, это промежуточный вариант между 3G и 4G, знакомый всем пользователям, но не имеющий ничего общего ни с тем, ни с другим напрямую, только косвенно. Для полного понимания необходимо разобраться, в чем заключаются эти различия.
Что такое LTE
Аббревиатура расшифровывается как Long-Term Evolution, что полностью описывает ее значение, но не объясняет ее характеристики и из чего они состоят. После подключения на экране смартфона появляется значок 4G LTE — своего рода подсказка, но не более того, поскольку связь между этими двумя стандартами довольно неясна. Даже сравнение 2G, 3G и 4G с современным стандартом развития некорректно, поскольку они были разработаны на платформе GSM/EDGE и UMTS/HSPA. Это обеспечивает большую пропускную способность и скорость подключения к сети, одновременно улучшая ее ядро, что достигается за счет иного радиоинтерфейса, чем в 4G. Патент принадлежит консорциуму 3GPP, признанному разработчику спецификаций для улучшения общей производительности и функций мобильной телефонии, и документирован как Release 8.
LTE относится к модернизированному стандарту беспроводной связи, используемому в основном операторами сетей GSM/HSPA и CDMA2000, который отличается в основном от сетей 2G и 3G. Он просто несовместим с ними, поскольку использует более совершенные технологии цифровой обработки сигнала и модуляции. Кроме того, он работает на разных частотах, которые отделены от них, и использует разные частотные диапазоны, которые могут отличаться в разных странах или регионах, где он используется. Различия между стандартами становятся более очевидными, когда мы рассматриваем сравнение их основных характеристик:
- 2G — впервые появилась в 2000 году, сейчас безнадежно устарела, широко используется только в технически отсталых районах с плохим покрытием. Средняя скорость передачи данных составляет 362 кб/с, а максимальная — 474 кб/с. Функции ограничены загрузкой и отправкой: изображений низкого разрешения, текстовых документов и голосовых сообщений.
- 3G — пришел на смену предыдущему и был введен в 2010 году. Он широко используется во многих странах со слаборазвитыми телекоммуникациями и является основным стандартом. Его средняя скорость составляет 1,2-1,7 Мбит/с, а максимальная — 3 Мбит/с. Он имеет гораздо больше возможностей, чем 2G: неограниченный интернет-серфинг, потоковое видео онлайн и поддержка видеозвонков.
- LTE — это стандарт, который находится на этапе повсеместного развертывания и принятия, при этом доступ к нему ограничен в отдаленных районах, вдали от крупных городских центров. Средняя скорость передачи данных составляет 50-100 Мбит/с, максимальная скорость — 326 Мбит/с. Емкость практически не ограничена, например, видео в HD-качестве (1,48 ГБ) можно загрузить за 6-10 минут.
Обзор особенностей технологии
Главная цель создания LTE — многократное увеличение пропускной способности и скорости — была полностью достигнута. В конце прошлого века был разработан совершенно новый метод цифровой обработки и модуляции, но внедрен он был только 15 лет спустя. Вторая цель — полная реконструкция сетей с целью упрощения их архитектуры и перехода на IP-сети для сокращения задержек при передаче данных — не была полностью достигнута. Вероятно, последнее обновление будет в Release 9, который все еще находится в стадии усовершенствования и еще не готов к выпуску в качестве полноценного продукта 3GPP. Release 8 имеет скорости приема и загрузки -326,4 и 172,8 Мбит/с и поддерживает полосы пропускания от минимальной 1,4 до максимальной 20 МГц. Задержка соединения и передачи данных снижается до 5 миллисекунд.
Почему я не слышу собеседника по телефону — причины и устранение неполадок
В теории радиус действия LTE неограничен, но на практике это не так и полностью зависит от факторов: расстояния до источника сигнала, базовой станции, мощности передачи и радиочастот. Самые высокие скорости передачи данных возможны на коротких расстояниях, и радиус 20 км является абсолютным пределом. В качестве примера можно привести сравнение расстояния и диапазона частот, необходимых для достижения скорости 1 Мбит/с:
- Станция, работающая в диапазоне 2600 МГц (используется большинством российских операторов), может обеспечить покрытие и заданную скорость на максимальном расстоянии 19,7 км.
- Работа в диапазоне 1800 МГц (диапазон, наиболее часто используемый глобальными операторами), даже при наличии необходимой емкости, может обеспечить высокую скорость на расстоянии до 6,8 км.
- Базовые станции, работающие в диапазоне 800 МГц (отнюдь не самом популярном у всех операторов), обеспечивают высокую скорость передачи данных на относительно больших расстояниях, максимальное расстояние составляет 13,4 км.
Несмотря на то, что разработчикам стандарта до сих пор не удалось реализовать его потенциал, модернизация 3G UMTS и работа по упрощению архитектуры системы, является положительным результатом. Это в значительной степени отражается в переходе от сложной архитектуры UMTS с коммутацией каналов к единой и упрощенной инфраструктуре all-IP. Использование беспроводного интерфейса E-ULTRA в качестве основного интерфейса позволило LTE предложить следующие возможности и преимущества:
- максимальная скорость приема 299,6 Мбит/с и скорость передачи 75,4 Мбит/с, хотя и с антенной 4х4 на частоте 20 МГц;
- задержка передачи данных снижена до 5 мс для небольших IP-пакетов и 7-10 мс для сетевого соединения при оптимальных условиях;
- улучшенная поддержка скоростей терминалов от 350 до 500 км/ч в зависимости от пропускной способности;
- улучшенное энергосбережение канала связи как для нисходящей линии OFDMA, так и для восходящей линии SC-FDMA;
- Расширенная поддержка систем связи TDD и FDD, включая полудуплексную связь, и единая технология радиоинтерфейса;
- Значительно более высокая гибкость частот в диапазонах 1,4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц со стандартизированной шириной ячеек;
- минимальный поддерживаемый размер соты — до 100 км в более низких частотных диапазонах (фемтосоты) и 30-50 м в более высоких частотных диапазонах (2,6 ГГц);
- Возможность использования устаревших стандартов GSM, UMTS и CDMA2000 для соединений вне зоны действия LTE.
Технологии FDD и TDD
FDD и TDD охватывают основные характеристики сети, включая методы, используемые для распределения каналов — каналов приема и передачи — между мобильным устройством и источником сигнала. Обе технологии разделяют независимо передаваемые потоки данных и не допускают смешивания или пересечения каналов. Простой пример иллюстрирует их назначение: LTE без FDD и TDD — это высокоскоростная автомагистраль с носовым погружением. Без этих технологий она не может работать в полную силу. Объединять их вместе не очень полезно, у каждого из них своя цель, поэтому их нужно рассматривать отдельно.
Технология FDD
Frequency Division Duplexing — это радиоканал, в котором для разделения потоков данных используются совершенно разные, неоднородные и непересекающиеся частоты. Эта функция позволяет осуществлять прием и передачу одновременно, без помех между вычислительными потоками, без интерференции и без влияния на пропускную способность FDD. Когда оба канала активны, сети поддерживают максимально короткую и быструю задержку сигнала. Российские и зарубежные операторы в основном используют технологию FDD, которая имеет множество преимуществ.
Почему и как в современных смартфонах используется технология NFC?
Технология TDD
Дуплексирование с разделением времени — это радиоканал, использующий одну частоту для разделения потоков данных на входящие и исходящие. Чтобы они не смешивались, используются 2 разных режима, чередующихся между собой в разное время. В определенный момент, в зависимости от активного режима, только одна из функций доступна как смартфону или планшету, так и базовой станции. Использование одного канала для приема и передачи ограничивает пропускную способность TDD, и в этом отношении технология функционально значительно уступает FDD.
Асимметричные коммутаторы могут быть установлены по усмотрению оператора, поскольку доля передаваемых объемов выше, чем получаемых, и такие меры направлены на увеличение пропускной способности. Однако он также имеет тот недостаток, что асимметричные сегменты вызывают задержки в симметричной связи. TDD актуальна в условиях ограниченной полосы частот для обеспечения связью большого количества пользователей на небольшой территории.
Положение LTE в России
История развертывания LTE среди российских абонентов началась в Новосибирске в конце 2011 года, когда Yota официально запустила более 60 базовых станций. До этого он работал в тестовом режиме, и услуга была доступна местным жителям совершенно бесплатно, если у них был подходящий USB-модем. Следующим оператором, предложившим абонентам новую технологию, стал «Мегафон», который ввел ее весной 2012 года. Интересно, что первыми подключились жители Новосибирска, а москвичи получили доступ только через 3 недели. В настоящее время покрытие LTE охватывает территорию, на которой проживает около 70% населения страны, но только 2/3 из них пользуются им. В целом, ситуация является нетипичной, поскольку охват значительно варьируется от оператора к оператору и в большинстве случаев доступен только в административных центрах отдельных регионов.
В конце 2016 года в Российской Федерации насчитывалось 1 500 базовых станций по сравнению с 7 200 годом ранее, за 12 месяцев рост составил почти 55%. Почти половина станций LTE — 41 000 — сосредоточена в центральном регионе, а наименьшее количество — на Дальнем Востоке, где их ровно в 10 раз меньше. В настоящее время проводится полная модернизация, в частности, переход от CSFD к VoLTE, хотя развертывание нового подхода все еще находится в тестовом режиме. Ситуация осложняется тем, что каждый оператор использует различные частоты и типы радиоканалов. Однако есть надежда, что, поскольку МТС и «Билайн» договорились о совместной работе по разработке технологии, другие компании последуют их примеру. Такое сотрудничество необходимо, поскольку переход на технологию LTE происходит по всему миру, например, в Южной Корее ею уже пользуются 97% абонентов, в соседнем Казахстане — 81%, а Россия с 49% занимает лишь 54-е место.
Поддержка LTE мобильными устройствами
Современные устройства, как смартфоны, так и планшеты, в основном рассчитаны на высокоскоростное интернет-соединение — это обязательный стандарт. Видеозвонки, потоковое HD-видео и другие проекты обмена данными одинаково важны для них, и здесь кроется тот уровень функциональности, который отражается на цене мобильных устройств.
3G, который еще не так давно был диковинкой, постепенно уходит в прошлое, а с быстрым развитием технологий он уже не отвечает многим требованиям и иногда не может обеспечить необходимую скорость соединения. Способность поддерживать технологию LTE встроена в смартфоны, планшеты и другие устройства и является главным и единственным требованием для присоединения к новому стандарту. Стоит детально изучить, соответствует ли устройство требованиям.
Характеристики мобильных устройств
Характеристики подключаемых устройств в основном связаны с их скоростными возможностями, поддерживающими новый формат. Они выражаются следующими индивидуальными параметрами устройства:
- Требуемая скорость передачи данных должна соответствовать минимально допустимому стандарту, который составляет не менее 100 Мб/с. Такая скорость способна гарантировать загрузку видеофайлов высокого разрешения и высокое качество сетевой передачи при использовании видеосвязи. При таких условиях нет задержки в передаче данных, загрузке или подключении.
- Деятельность в Интернете означает не только загрузку данных, но и их выгрузку при обмене данными. Отсутствие скорости ухудшает общую производительность и качество соединения. Этот аспект не менее важен, поэтому устройство должно обеспечивать минимальную скорость передачи данных 50 Мбит/с.
- Еще одним важным требованием к устройству является удовлетворительная скорость передачи данных непосредственно в сеть. Здесь требования довольно высоки: для скачивания — не менее 300 Мб/с, а для загрузки — не менее 170 Мб/с.
Топ-10 самых дорогих и крутых мобильных телефонов в мире
Преимущества подключения
Совершенно очевидно, что высокоскоростной доступ в интернет на мобильных устройствах очень важен для всех без исключения пользователей. Вряд ли кому-то доставляет удовольствие бесконечное скачивание или отправка не объемных файлов, в каком бы формате они ни были. Высокая скорость, обеспечиваемая технологией LTE, означает практически безграничные возможности в Интернете:
- Быстрая загрузка видео как для просмотра, так и для скачивания, устраняя всевозможные задержки и время поиска. В более широком масштабе использование нового стандарта многократно увеличивает скорость передачи данных, недоступную в сетях третьего поколения, и это главное.
- Использование всех видов спектра и частотных диапазонов, еще одно преимущество, которое стоит отметить, также недоступно в 3G. Это обеспечивает гораздо более широкую зону покрытия, поэтому вы всегда сможете быть на связи даже в тех местах, где нет подключения даже к стандартным мобильным сетям.
- Поддержка LTE автоматически превращает ваш смартфон в миниатюрный Wi-Fi роутер, но такой, который может полностью разделять интернет-трафик с другими устройствами, а не только с мобильными. При достаточной мощности телефона можно подключить к сети ноутбук или даже ПК, используя только входящий в комплект адаптер.
Недостатки новой технологии
Не без недостатков, но их мало, и большинство из них либо надуманны и относятся к категории мошенничества, либо исчерпали себя по мере модернизации и совершенствования технологий. Поэтому не стоит их упоминать, так как они не актуальны на данный момент.
LTE в iPhone
Между ними существует историческая связь — первым смартфоном с поддержкой новейшего на тот момент стандарта стал iPhone 5, хотя были и версии без этой поддержки. Но все последующие продукты Apple включали его без исключения. Кроме того, семейство «Apple» оснащено высокоскоростными LTE-модемами на базе Intel или другой конфигурации Qualcomm. Единственным недостатком является то, что в Российской Федерации они работают исключительно в диапазоне 1800 МГц, но список частот расширяется.
4G и LTE – в чем разница
Несмотря на все преимущества нового формата, мы должны признать превосходство 4G в некоторых аспектах. Они принадлежат к одному поколению, их часто сравнивают и противопоставляют, но их не путают, потому что это не одно и то же. В чем преимущество 4G перед LTE:
- Более высокая скорость загрузки данных;
- пропускная способность до 1 Гб, в то время как противоположная пропускная способность составляет до 150 Мб;
- Значительное превосходство по скорости приема.
LTE может уступать 4G в некоторых аспектах на смартфонах, но его нельзя отнести к менее продвинутым. Статистика показывает, что весь мир постепенно переходит на этот стандарт. Выше описано, о чем идет речь, а главное послание заключено в названии — долгосрочная эволюция. И этим все сказано.
