Наверное, среди читателей КВ, уже практически не осталось тех, кто бы не вкусил всех прелестей технологии мобильной связи третьего поколения, поддержкой которой обладает почти любой современный мобильный телефон, а USB -модем есть вообще у каждого пятого владельца ноутбука. Скорости вполне приемлемые, связь устойчивая, покрытие сети огромное, но ни что не стоит на месте, в двери уже стучится LTE. В статье мы ближе познакомимся с новым стандартом и ответим на главный вопрос, откуда такие скорости, которые нам так рьяно обещают операторы.

Что такое "долгосрочная эволюция"?

Кто еще не разобрался во всех маркетинговых тонкостях, стоит сказать, что LTE относят к технологии мобильной связи четвертого поколения. Когда шла работа над технологией 3G, разработчики подумали, что рано или поздно скоростей все равно станет недостаточно, и на смену придет новый стандарт, в перспективе так и назвали его - "долгосрочная эволюция", что на английском записывается как Long Term Evolution (LTE). Работа над новинкой началась в 2004 году, а в 2009 уже были готовы спецификации.

Характеристики сети получились весьма впечатляющими. Радиус действия базовой станции стандарта LTE, зависит от используемых частот и мощности, но в оптимальном случае составляет порядка 5-6 километров. Максимальная теоретически возможная скорость загрузки данных, составляет 326,4 Мбит/с, а скорость отдачи - 173 Мбит/с, хотя на практике реальные значения оказываются в несколько раз меньше.

Максимальная теоретически возможная скорость загрузки данных, составляет 326,4 Мбит/с, а скорость отдачи - 173 Мбит/с, хотя на практике реальные значения оказываются в несколько раз меньше.

Откуда такие скорости?

На самом деле, технология LTE похожа на технологию HSPA, т.к. обе используют одинаковые способы модуляции, поэтому до уровня LTE Advanced (10 и более поздние версии технологии LTE), скорости у обоих стандартов, в принципе, сопоставимы. Но стандарт четвертого поколения обеспечивает гораздо меньшие задержки. Если для HSPA характерны значения в 20-35 мс, то для LTE эта цифра составляет уже 10-20 мс, что почти в два раза меньше. Помимо этого, LTE обладает более современными и эффективными механизмами управления и распределения трафика.

При разработке новой технологии, специалисты учли тот факт, что у современных мегаполисов частотные спектры весьма загружены (телевидение, мобильная связь, переговорные устройства городских служб, цифровые радиотелефоны и другие современные гаджеты), поэтому LTE может работать на самых разных частотах. Консорциум 3GPP (3rd Generation Partnership Project), занимавшийся разработкой, утвердил для производителей около 30 различных диапазонов, для которых те могут выпускать оборудование. Основные из них - это 700, 800, 900, 1400, 1800, 1900, 2300, 2500-2700, 3600-3800 МГц. Стоит сказать, что в список входят уже использующиеся частоты для других технологий, например 2500 МГц (применятся для WiMAX), 2100 МГц (технология третьего поколения - UMTS), 900 и 1800 МГц (GSM).

Такой огромный выбор частот дает возможность обеспечить широкий канал передачи данных, при этом, если происходит передача трафика или осуществляется звонок, есть возможность передачи "без разрыва" в сеть другого стандарта, например, WCDMA, GSM и др.

Еще одна особенность сети LTE заключается в том, что она позволяет работать в режимах Time Division Duplex (сокр. TDD - Дуплексный режим с временным разделением) и Frequency Division Duplex (сокр. FDD - Дуплексный режим с частотным разделением), которые на практике зачастую обозначают TDD-LTE и FDD-LTE, соответственно. В настоящее время, большая часть производителей оборудования ориентируется на последний вариант. Это связано с тем, что частотное распределение каналов связи дает возможность распределять ресурсы сети между потоками данных от абонента и к абоненту с наибольшей производительность и эффективностью. Помимо этого, применяются и другие варианты, например FDD с половинной скоростью или OFDM (ортогональное частотное разделение каналов).

Упомянутая технология мультиплексирования - OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) разбивает рабочую полосу частот на отдельные поднесущие, а базовая станция, таким образом, может выбирать для каждого соединения свой набор составляющих, для которых будет предоставляться должное качество радиоканала, с необходимыми для этого скоростями передачи.

Ортогональное частотное разделение, позволяет с наибольшей эффективностью использовать частотный спектр, в отличии, например, от того же 3G, где все пользователи работают в одном широком канале, создавая этим друг другу помехи. Помимо этого, обеспечивается высокая спектральная эффективность, что позволяет намного эффективнее справляться с межсимвольными искажениями сигналов, увеличивая, тем самым, скорость работы сети.

Ортогональное частотное разделение, позволяет с наибольшей эффективностью использовать частотный спектр, в отличии, например, от того же 3G, где все пользователи работают в одном широком канале, создавая этим друг другу помехи.

Дополнительной технологией, обеспечивающей такие высокие скорости в сети LTE, является MIMO (Multiple Input Multiple Output). По сути, это технология передачи данных, в которой применяется несколько антенн на прием и передачу сигнала. Вместо одной радиоточки, получают несколько, которые между собой относительно независимы. Благодаря этому, можно повысить либо скорость соединения, либо помехоустойчивость, передавая через разные антенны одну и ту же информацию, позволяя, тем самым, однозначно восстановить исходную последовательность отправленных данных. При построении сети по принципу MIMO, приемные и передающие антенны разносятся на такую дистанцию, при которой достигается наименьшая корреляции между соседними антеннами.

Напоследок

На сегодня, загруженность подавляющего большинства LTE сетей невелика, ведь стандарт появился на рынке относительно недавно, а оборудование еще довольно дорогостоящее. Но, так или иначе, скорости постепенно будут расти. Уже выпущено около 10 версий технологии LTE, последняя из которых, LTE-Advanced, согласно требованиям ITU (Международного союза электросвязи), должна обеспечивать пиковую пропускную способность в точках доступа порядка 1 Гбит/с. Более того, тот же ITU уже утвердил стандарты пятого поколения, которые вполне могут начать внедрятся в ближайшие десять лет.

Александр ДОВНАР