Стандарт зв'язку 4G і технологія LTE. Що це і буде доступна на території України.

Оригінал статті.

4G (fourth generation – четверте покоління) прямий послідовник 3G. Він має ряд вимог, які встановлені ITU – Міжнародним союзом електрозв'язку, які дозволяють стаціонарним терміналів досягати швидкості в 1 Гбіт/с, а мобільним – 100 Мбіт/с. Такі показники значно перевищують ті, що дає нам дротове підключення. Існує комерційна мережа, яка здатна відповідати цим стандартам? Рішенням ITU, після численних заперечень і маркетингового тиску з боку LTE, HSPA+ і WiMax, які внесли в 3G серйозні зміни, стало те, що дані технології мають право позначатися як 4G. Також з 2011 року стандарти LTE-Advanced і WiMax 2, які встають на заміну LTE і WiMax, повинні відповідати всім висунутим вимогам Міжнародного союзу електрозв'язку з позначкою True 4G (Справжній 4G). На показі компанії «Мегафон» LTE-Advanced за хвилину був скачаний фільм «Зоряні війни», розміром 1,5 Гб. Однак швидкість при тестуванні в корені відрізняється від тієї, що надає оператор при комерційному використанні. На даний момент немає такого провайдера, що дозволяє працювати на швидкості 100 Мбіт/с.

Середня швидкість 4G-мережі – 15-20 Мбіт/с, яка зменшується з підключенням інших пристроїв, що підтримують LTE.

Цей факт показує, що вимоги, поставлені ITU, не дотримуються LTE і WiMax. Точніше, мають лише маркер 4G, але не відповідну швидкість. Хоча для користувачів мобільного інтернету це особливої ролі не грає. Підстави вважати, що WiMax і LTE здійснили революцію і дійсно перейшли на нове покоління можна, грунтуючись на характерних рисах з технологією 3G.

Як приклад можна привести ситуацію з американським оператором T-Mobile, який не заявляв про бажання в удосконаленні своєї мережі HSPA до LTE в осяжному майбутньому, але почав брендинг модифікації до HSPA+ як 4G. Цей маркетинговий хід не позбавлений підстав, адже швидкість стандарту 3G може зрости в кілька разів більше, ніж LTE, чим і наблизиться до поставлених IMT-Advanced умов. Існує безліч ринків, де мережа HSPA+ від T-Mobile перевищує по швидкості WiMAX (оператор Sprint). Причому ніхто з американських провайдерів, що працюють з живою мережею WiMax/LTE, а це Sprint, Verizon, MetroPCS не надають послуги VoIP. Їх робота деякий час буде продовжуватися на частотах 3G, використовувані для голосу. Більш того, в цьому році T-Mobile, не зачіпаючи LTE, оновить швидкість до 42 Мбіт/с.

Таку дію з боку T-Mobile і внесло плутанину в точне визначення «4G» для покупців мобільних телефонів. Компанія AT&T перебуває на стадії переходу на HSPA+, а також незабаром задіє на деяких ринках і LTE. Цим двом мереж вона приписує назва «4G». У зв'язку з чим, можна зробити висновок, що 4 національних провайдера США присвоїли статус четвертого покоління всупереч всім вимогам ITU і, не надаючи особливого значення наслідків.

LTE (Long-Term Evolution – довготривалий розвиток) – це представник найбільш поширеною технологією передачі даних стандарту 4G. По факту це оновлення вже існуючих мереж покоління 3G – UMTS/HSDPA/HSUPA. Відмінною рисою HSPA від LTE є те, що останній виступає як абсолютно нова система інтерфейсу, не має нічого спільного з W-CDMA. Завдяки цьому швидкість і оптимізація для пакетної передачі даних вище, а латентність менше.

Інші аспекти, що виділяють цей режим:

- Останні 2 десятки років ми використовували схеми CDMA і TDMA. Тепер на зміну їм прийшли сучасні схеми мультиплексування – OFDMA. Удосконалення технології було повністю зосереджено на підвищення швидкості обміну інформації, а значить, лише Volp-телефонія буде задіяна в передачі голосу. Отже, сама концепція розмов по телефону буде абсолютно змінена. Користувачі Skype, і Viber відчули значне розходження в якості звуку. Хоча при цьому можливо знадобитися перепідключення мобільного інтернет-банкінгу та інших серверів, використовували мобільний авторизацію. У 2014 році багато провайдерів LTE почали вводити в свої мережі VoLTE (Голос за LTE). Це нова технологія в мережі LTE для передачі голосу. В її основі лежить специфікація передачі мультимедійних об'єктів електрозв'язку по протоколу IP (IP Multimedia Subsystem – IMS). На VoLTE працюють в таких країнах як США, Японія, Південна Корея, Сінгапур, Румунія і Туркменістан;

- Затримка при передачі даних зменшена до 5 мс;

- Вдосконалена підтримка мобільності. Як приклад – термінал, рух якого зі швидкістю 350 км/год або 500 км/с залежить від діапазону частот.

LTE має свої різновиди. Так як цей стандарт має безліч діапазонів частот для використання, вибір конкретного залежить від вибору одного з 2-х його видів.

FDD (Frequency-Division Duplexing) відповідає за прийом і передачу інформації, частоти для цих дій повинні знаходитися між краями діапазонів, нижніми і верхніми. Таким чином, різниця між діапазон 2,5-2,7 ГГц досягає 120 МГц.

TDD (Time-Division Duplexing) дозволяє здійснювати прийом і передачу даних на одній частоті, але з розмежуванням часу.

Такі різні варіації впливають на обладнання, як операторів, так і абонентів і в результаті на розповсюдження стандарту в тому чи іншому регіоні.

Як вже було зазначено, LTE це прямий послідовник GSM/UMTS (як WiMax для Wi-Fi 802.11). Зробимо відступ і нагадаємо, що кілька років тому всі стільникові оператори світу роздяглися на два перебіг. Перші використовують частоти 900/1800 МГц (сюди входить більше половини країн світу, в тому числі і Україна), інші – 850/1900 МГц (це країни Північної, центральної і частково Південної Америки).

Тому і всі оновлення цих мереж будуть відбуватися по-різному. Згідно з несучими частотами. У кожній країні є свій ряд особливостей, яку необхідно враховувати при виборі частоти для LTE. За умови, що користувачі мобільних пристроїв повинні будуть придбати нове устаткування для переходу на LTE. Всі смартфони, модеми і навіть SIM-карти, які вже зараз працюють у режимі 3G можна удосконалити до 4G.

Розташування всіх 3G і 4G мереж на території всієї планети, а також їх частоти і стандарти можна за адресою: http://www.worldtimezone.com/4g.html.

Всі обладнання можна розділити на 5 категорій в залежності від максимальної можливої швидкості і кількості одночасно працюючих приймально-передавальних пристроїв в роутері LTE.

Поява LTE-Advanced вплинуло на створення нових категорій (11 штук), які функціонують в мережах попередніх. Приміром, модем з підтримкою Rev.B і провайдером Інтертелеком працює в мережі оператора PeopleNet зі швидкістю до 3,1 Мбіт/с.

Теоретично, остання 15 група устаткування може працювати в режимі downlink на швидкості 3916,6 Мбіт/с і uplink при 1497,8 Мбіт/с. А також налічує 8 інтегрованих антен, що працюють одночасно для прийому пакетів.

В LTE щодо вибраних частот, їх різниці (з ним відбувається прийом і віддача) і ширини каналів FDD ділиться на 32 категорії, а TDD – на 11.

Наприклад, мобільний MIFI Dlink DWR-932 має такі характеристики – «FDD-LTE: Band 1, 3, 7, 8, 20» або «TDD-LTE: Band 38». Розшифровка: пристрій працює з провайдерами LTE FDD на частоті 800/900/1800/2100/2600 МГц і LTE TDD з частотою 2600 МГц. Таким чином, можна легко зрозуміти на території яких країн він буде працювати.

LTE в Україні.

Питання 4G в Україні дуже непростий. Понад 40% країн в світі підтримують частоту 1800 МГц, яка на даний момент вже належить GSM-операторів. Отже, питання придбання нових ліцензій вирішене. Однак, технологія 3G приносить прибуток і добре окупається, навряд чи вони ризикнуть її модернізувати. А далі з'являється нова проблема – то готовий платити за мобільний інтернет 150-200 грн. в місяць. Як тільки число згодних стане більше, ніж незгодних LTE з'явиться і території нашої країни.