LTE Что Это Такое в Телефоне Андроид и Как Им (Пользоваться) Отличия Соединений 3G и 4G

Мы жили в городах, и выживали в деревнях, а теперь живем мы в Интернете! [email protected]

1. LTE — это не просто Upgrade 3G !
2. Характеристики сетей LTE
3. Основы мультиплексирования и использование MIMO в LTE
4. Beamfoming — основы формирования луча в LTE
5. Что будет с 3G сетями?
6. Сравнительная таблица сетей GPRS, 3G, 4G
7. Полосы частот и ширина каналов, используемые сотовыми операторами в России в 2019
8. Частотное распределение каналов сотовой связи в России на 2019 год
9. Что такое LTE-Advanced
10. 6 основных особенностей LTE-Advanced
11. Агрегация частот на смартфоне
12. Три сценария объединения несущих (ОН)
13. Какие смартфоны поддерживают LTE-A
14. Какие скорости у LTE?
15. Категории мобильных устройств
16. Плюсы и минусы агрегации частот
17. VoLTE — поддержка голосовых вызовов по LTE

LTE (Long Term Evolution или долгосрочная эволюция) по определению консорциума 3GPP — это новейший стандарт для беспроводной мобильной связи 4-го поколения (4G). А направлен он, прежде всего, на дальнейшее улучшение и развитие сетей 3G (UMTS и EDVO).

На сетевом уровне LTE работает полностью на базе IP технологий, а на физическом уровне (в радиоканале) применяется ортогональное частотное уплотнение, и, в результате, мы получаем высокую пропускную способность, маленькие задержки и фантастическую спектральную эффективность.

LTE — это не просто Upgrade 3G !

Это совершенно иной подход, а физика его такова:

• переход от кодового разделения каналов (CDMA) к частотному (OFDMA и SC-FDMA)
• переход от коммутации каналов на технологии IP – коммутацию пакетов

По прогнозам экспертов, уже к 2022 году более 5 млрд. человек станут членами мирового сообщества, называемого “мобильный мир”. При этом половина всего населения планеты будет иметь постоянный доступ к услугам LTE сетей.

Дальнейший прогресс развития будет связан с технологией LTE Advanced, и мы заглянем за рубеж 2022 года!

Положительные стороны применения технологии LTE в мобильных гаджетах

Теперь рассмотрим положительные моменты, которые вносит вместе с собой технология LTE и 4G.

Если у вас в смартфоне соединение LTE, это:

1. Возможность применять видео соединение звонков. Даже, можно создавать свои конференции с видео связью.
2. Различные ролики, например, YouTube можно просматривать без зависания кадра.
3. LTE может удачно раздавать интернет связь в качестве маршрутизатора, используя WiFi.

Обычно, высокая скорость интернета позволяет расширять услуги и снижать скорость за интернет.

Характеристики сетей LTE

Производительность и пропускная способность

— одно из требований LTE заключается в обеспечении пиковой пропускной способности обратного канала не менее 100 Мбит/с.

Технология предусматривает поддержку скорости обмена данными более 300 Мбит/с, однако шведы уже продемонстрировали нам следующий этап развития LTE — с теоретически возможной пиковой пропускной способностью до 1,2 Гбит/с.

Простота

— поддерживаются гибкие варианты полосы пропускания с несущей частотой от 1,4 МГц до 20 МГц и дуплексная передача с разделением по частоте (FDD *) и по времени (TDD *).

Задержка

передачи данных в LTE меньше, чем в существующих технологиях 3G. Это преимущество является очень важным для обслуживания интерактивных сред с эффектом присутствия (например, многопользовательских игр) и обмена большими объемами медиаконтента.

Разнообразие устройств

— кроме мобильных телефонов и периферийных устройств, встроенными LTE-модулями планируется оснащать многие компьютерные и бытовые электронные устройства. Это ноутбуки, планшеты, игровые приставки и set-top box-ы, видеокамеры и другие портативные устройства.

* При использовании TDD (Time Division Duplex) вся полоса попеременно отдается на загрузку или выгрузку данных. При использовании FDD (Frequency Division Duplex) входящий и исходящий трафик разделены частотно, загрузка данных идет на одной частоте, а выгрузка на другой.

Основные рабочие характеристики

Отключение VoLTE

В принципе без этой технологии можно спокойно жить. Качество звонков будет обычным, к которому мы привыкли уже много лет. Кроме этого — смартфон может начать работать немного дольше без подзарядки.

Поэтому если что — отключаем:

1. Переходим в настройки Андроид, а точнее — в раздел Беспроводные сети.
2. Теперь находим пункт Мобильная связь. У вас название может быть немного другим.
3. Далее просто переключаем ползунок VoLTE в положение выкл. После данных действий значок в верхней части экрана исчезнет.

Пока технология не особо развита, поэтому плюсы от нее получить не всегда получится. Да и не у всех абонентов новейшие смартфоны. Поэтому возможно есть смысл отключить.

Основы мультиплексирования и использование MIMO в LTE

В LTE используются системы MIMO для повышения надежности и для увеличения скорости передачи данных. Как правило, система MIMO состоит из m передающих антенн и n приемных антенн.

Проще говоря, приемник принимает сигнал Tx, который получается, когда вектор Rx входного сигнала умножается на матрицу Q передачи. Tx = Q * Rx. Матрица передачи Q содержит импульсные характеристики канала, которые ссылаются на канал между передающей антенной m и приемной антенной n. Многие алгоритмы MIMO основаны на анализе характеристик матрицы передачи Q. Ранг (матрицы канала) определяет количество линейно независимых строк или столбцов. Он указывает, сколько независимых потоков данных (уровней) может быть передано одновременно.

Повышение надежности передачи данных — разнесение передачи

Когда одни и те же данные передаются избыточно по более чем одной передающей антенне, это называется разнесением передачи. Это увеличивает отношение сигнал / шум. Пространственно-временные коды используются для генерации избыточного сигнала. Аламути разработал первые коды для двух антенн. Сегодня разные коды доступны для более чем двух антенн.

Увеличение скорости передачи данных — пространственное мультиплексирование

Пространственное мультиплексирование увеличивает скорость передачи данных. Данные делятся на отдельные потоки, которые затем передаются одновременно по одним и тем же ресурсам радиоинтерфейса. Передача включает в себя специальные секции (также называемые пилот-сигналами или опорными сигналами), которые также известны приемнику. Приемник может выполнить оценку канала для сигнала каждой передающей антенны.

В методе с обратной связью приемник сообщает о состоянии канала передатчику через специальный канал обратной связи. Это позволяет быстро реагировать на изменение условий в канале, например, адаптация количества мультиплексированных потоков. Когда скорость передачи данных должна быть увеличена для однопользовательского оборудования (UE), это называется однопользовательским MIMO (SU-MIMO). Когда отдельные потоки назначаются различным пользователям, это называется многопользовательским MIMO (MU-MIMO).

Что такое MIMO и MU-MIMO, как работает эта технология и что это дает конечному пользователю?

VoLTE — разговоры поверх LTE

Наверняка многие из вас заметили в своем смартфоне функцию VoLTE — что это, и для чего она создана. Многие ее недооценивают, но совершенно напрасно. Эта, уже не новая технология, позволяет передавать по 4G не только трафик, но и голос.

Попросту говоря, если у вас безлимитный интернет, то с VoLTE вы можете разговаривать по телефону сколько угодно и совершенно бесплатно.

Еще одна польза этой функции – экономия заряда. По причине того, что голосовые вызовы пока осуществляются исключительно через 2G или 3G, во время телефонного звонка устройство автоматически переходит из сети 4G в сеть 3G, что отражается на объеме заряда.

И дополнительный бонус – во время разговора вы одновременно можете пользоваться интернетом.

Beamfoming — основы формирования луча в LTE

При формировании луча используются несколько антенн для управления направлением фронта волны путем соответствующего взвешивания величины и фазы сигналов отдельных антенн (формирование луча передачи). Это позволяет лучше охватить конкретные области по краям сот. Поскольку каждая отдельная антенна в массиве вносит вклад в управляемый сигнал, достигается усиление сигнала (также называемое конструктивным формирования луча).

Формирование приемных лучей позволяет определить направление, куда будет приходить волновой фронт. Также имеется возможность подавить выбранные мешающие сигналы, применяя нулевую диаграмму направленности в направлении мешающего сигнала. Адаптивное формирование луча относится к технике постоянного применения формирования луча к движущемуся приемнику. Это требует быстрой обработки сигналов и мощных алгоритмов.

Формирование луча стало возможным благодаря изменению величины и / или фазы сигнала на отдельных антеннах. Сигналы обрабатываются таким образом, чтобы их можно было конструктивно (эффект усиления за счет сложения волн) добавлять в направлении предполагаемого передатчика / приемника и деструктивно (ослабление волн) в направлении источников помех.

Что такое Beamforming, история развития, и для чего нужно формирование диаграммы направленности луча.

Вдумайтесь в эти цифры:

• Более 100 лет ушло на создание 1 млрд. стационарных телефонных линий…
• … и всего за 20 лет абонентами мобильной связи стали 5 млрд. человек, глобализация связи поистине грандиозна!
• К началу 2010 года объем мирового трафика мобильных данных превысил объем голосового трафика.
• Первое мобильное приложение было выпущено в начале 2008 года. А уже в 2011 году абоненты произвели 17 млрд. загрузок, что на 112.5 % больше, чем в 2010 году, когда этот показатель составлял около 8 млрд. загрузок.
• Прирост числа пользователей широкополосных сетей на 10 % увеличивает годовой ВВП на 1 %. В денежном эквиваленте это около 800 млрд. долларов и способствует появлению миллионов рабочих мест по всему миру.

Что такое 4G?

Расшифровывается аббревиатура как 4generation, то есть четвертое поколение. В 2008 году этот стандарт был признан конвенцией по развитию беспроводных технологий в Женеве. Максимальная обещанная пропускная способность данного вида связи составляет 1Гб/с (для стационарных абонентов) и 100Мб/с (для подвижных абонентов). В четвертое поколение входит два типа технологии беспроводного интернета- это LTE и WiMAX 2. Однако первые появления технологии в массах не удовлетворяли создателей и пользователей, ведь скорость значительно отличалась от заявленного максимума в худшую сторону. Однако под влиянием маркетинга и необходимости продвижения новинки в массы, технология продавалась под видом полноценного 4G.

Чтобы разобраться, в чем разница между LTE и 4G, нужно знать, что ЛТЕ является промежуточным этапом развития беспроводной связи. Полноценное поколение 4Джи появилось с выходом так называемого 4G+ или LTE Advanced, которое подается под оболочкой «разогнанного» интернета. Но самом деле, именно такую скорость и должен показывать обычный 4Джи стандарт. И это далеко не потолок для четвертого поколения беспроводной сети. На нашем сайте вы можете прочесть познавательный материал о том, чем отличается интернет 4G от 4G+.

Что будет с 3G сетями?

Еще совсем недавно мировое сообщество делало ставку на развитие сетей третьего поколения и возможности, которые дали нам эти технологии, казались чем-то из области научной фантастики. Процесс перехода на LTE растянется еще на несколько лет, а да этого времени 3G сети будут так же эффективно решать задачи по передаче широкополосных данных миллиардам мобильных пользователей.

Однако рано или поздно мы полностью перейдем на сети четвертого поколения, и тогда в полной мере можно будет говорить об удовлетворении потребности клиентов в быстродействии и высокой пропускной способности мобильной сети – того, что так необходимо для развития новых приложений.

Видеоблоги и интерактивное телевидение, системы удаленного видеонаблюдения через интернет в режиме реального времени, 3D игры нового поколения и другие профессиональные сервисы предъявляют высокие требования к скорости передачи данных, отсутствию задержек и минимальному джиттеру в работе телекоммуникационной сети, и LTE это главная движущая сила инновационного развития.

Включение и отключение

Поддержка ЛТЕ зависит от нескольких факторов:

• Соответствие устройства заявленным параметрам;
• Поддержка связи оператором (наличие зоны покрытия);
• Покупка новой сим-карты.

Для корректной работы необходимо удостовериться, что ваш мобильный поддерживает новые технологии – узнать это можно в спецификации мобильного или непосредственно в салоне связи при покупке.

Установлена старая симка? Никаких проблем – обратитесь в офис продаж и замените пластик на карточку нового поколения.

Для Андроид

Теперь разберемся, как активировать сеть в телефоне Андроид. Обратите внимание, что инструкции для разных марок могут иметь незначительные отличия, однако, общий алгоритм действий не меняется:

• Откройте «Настройки»;
• Выберите меню «Другие сети»;
• Откройте «Мобильные сети»;
• Поставьте галочку напротив пункта «Мобильные данные»;
• Откройте строку «Режим» и выберите пункт «WCDMA/GSM».

Готово! Отключение производится по тому же алгоритму – необходимо лишь выбрать другой тип соединения. Теперь вы знаете, что это такое – сеть LTE в телефоне Самсунг и любом другом Андроиде.

Для Айфон

Рассмотрим подключение и отключение технологии LTE в смартфонах Айфон:

• Откройте «Настройки» в меню мобильного;
• Перейдите к блоку «Сотовая связь»;

• Выберите строку «Параметры данных»;
• Нажмите на кнопку «Включить» и выберите пункт «Голос и данные».

Готово! Отключение производится по аналогии – кликните на строку «Выключить».

Мы рассказали, что значит интернет LTE в планшете и мобильном телефоне, теперь вы знаете, как включать и отключать сеть, какими особенностями она обладает и что нужно сделать для корректной работы.

Сравнительная таблица сетей GPRS, 3G, 4G

В России для оборудования мобильных 4G сетей выделены стандартные диапазоны частот, так называемые бэнды (BAND):

• 3 — в диапазоне 1800 МГц FDD;
• 7 — в диапазоне 2600 МГц FDD;
• 8 — в диапазоне 900 МГц FDD;
• 20 — в диапазоне 800 МГц FDD;
• 31 — в диапазоне 450 МГц FDD;
• 38 — в диапазоне 2600 МГц TDD.

Что лучше

В контексте скоростных режимов ответ понятен, но нельзя упускать из виду и остальные факторы, дающие ясную картину того, в чем разница между 4G и LTE. Карта покрытия LTE Advanced пока не может порадовать масштабами: в реальности эта технология доступна лишь в крупных городах России. При этом данную услугу предоставляют не все операторы, сейчас она есть только у Мегафона и Билайна.

Еще один важный аспект, в котором отличаются эти направления связи — совместимость с другими стандартами. Если пользователь сети 4-джи выйдет из зоны покрытия, его устройство без проблем подключится к существующей сети 3 или 2 поколения. ЛТЕ же не совмещается с 3G в силу особенностей метода оцифровки данных, поэтому пользователь, покинув зону покрытия, потеряет связь с интернетом. Кроме того, технологию LTE поддерживают далеко не все мобильные устройства, а приобрести новый девайс ради ускорения мобильного интернета решится не каждый: многим пользователям достаточно и скоростей 3G-стандарта.

Таким образом, отдать однозначное предпочтение технологии ЛТЕ можно будет только тогда, когда зона покрытия будет активно расширяться, а остальные операторы сотовой связи начнут развивать и продавать услугу полноценной 4G-связи.

Полосы частот и ширина каналов, используемые сотовыми операторами в России в 2022

Частотное распределение каналов сотовой связи в России на 2019 год

Что даст LTE конечному пользователю?

Увеличение пропускной способности и минимальные задержки, большая устойчивость канала связи, уменьшение стоимости трафика — все вместе это открывает новые возможности для пользователей, сервисы становятся более качественными и менее дорогими.

Какая выгода от LTE для операторов?

Перспективные сетевые технологии с точки зрения мощности, пропускной способности и взаимодействия с пользователем. Это новые коммерческие возможности и источники дохода, как для старых операторов, так и для новых.

Так как новые сети можно использовать для технологий связи любого поколения – 2G, 3G и 4G это позволит снизить капитальные и эксплуатационные затраты операторов.

Что такое ЛТЕ?

Теперь рассмотрим ЛТЕ, как отдельный вид передачи данных по воздуху. Аббревиатура расшифровывается как Long Term Evolution, что переводится как долговременное развитие. ЛТЕ является первым этапом развития 4Джи в самом начале его появления. Характеристики и возможности этой сети не соответствуют требованиям Международного союза электросвязи, однако для привлечения людей производители используют ЛТЕ под видом полноценного 4G. Со временем союз одобрил использование этих двух понятий в одной маркировке, из-за чего она существует по сей день.

Когда технологии позволяют добиться заявленных скоростей, операторы стали предлагать полноценный 4Г (или как его назвал МСЭ – True 4G) за 4G+ или Advanced. Теперь вы знаете главное отличие 4G от LTE. Также на нашем сайте вы можете узнать основные отличия 5G от 4G!

Сравниться по параметрам с ЛТЕ может технология HSPA+. Наверно многие замечают, что иногда при плохом сигнале появляется значок H+. Этот тип беспроводной связи относится к третьему поколению (3G) и предлагает более скромную скорость передачи данных.

Что такое LTE-Advanced

Первый набор спецификаций LTE был завершен в марте 2009 года. Первая коммерческая сеть LTE была открыта в декабре 2009 года. По данным Ovum WCISК к концу 2022 года количество подключеней к LTE сетям будет насчитывать 5 млрд. Первые смартфоны с поддержкой LTE были представлены в 2011 году. Базовые технологические возможности развиваются дальше, что ведет к еще более высоким скоростям передачи данных и более высокой плотности размещения базовых станций, и следующий шаг в эволюции развития называется LTE-Advanced. Направлен он на получение скоростей свыше 1 Гбит/с. Развитие LTE-A начинается с 10 релиза, котрый был завершен в июне 2011 года.

6 основных особенностей LTE-Advanced

• Агрегация несущих в нисходящем канале для увеличения скорости передачи данных до 300 Мбит/с при спектре 20+20 МГц и 2х2 MIMO, а затем даже до 3 Гбит/с при использовании полосы пропускания 100 МГц и 8×8 MIMO. Для увеличения скорости передачи данных нужна большая пропускная способность.
• Эволюция MIMO до 8×8 в сторону абонента и 4×4 в сторону базовой станции, что дает преимущества для исполльзования технологии формирования луча, увеличение пропускной способности сети при агрегации несущих. Мультиантенны увеличивают скорость передачи данных и пропускную способность сети.
• Гетерогенная сеть (HetNet) для совместного размещения макро-, микро- и пикостанций. Функции HetNet обеспечивают координацию помех между сетевыми уровнями и увеличивают пропускную способность сети и локальное покрытие с высокой плотностью пикосот, одновременно разделяя частоту с микро и макросотами.
• Узлы ретрансляции (Relay nodes) для транзитной передачи данных базовых станций через радиоинтерфейс. Линия передачи может использовать внутриполосную или внеполосную передачу. Узлы ретрансляции используются для увеличения покрытия сети, когда магистральные наземные соединения недоступны.
• Скоординированная многоточечная передача и прием (CoMP) позволяет использовать несколько сектров разных БС для передачи данных к одному терминалу. Координированная многоточечная связь используется для улучшения скорости передачи данных на границе соты, которые ограничены межсотовыми помехами. Передача в сторону абонента может осуществляться с нескольких секторов в один и тот же момент времени, и обратно, прием данных от абонента идет несколькими секторами.
• Самоорганизующиеся сетевые функции (SON) ускоряют и упрощают развертывание сети и повышают производительность конечного пользователя, обеспечивая правильную и оптимизированную настройку параметров сети.

Сравнение 3G и 4G

На фоне третьего поколения преимущества четвертого выглядят крайне выразительно:

• 4G обеспечивает скорость в разы выше, чем аналогичные решения третьего поколения (пиковая скорость – 42-63 Мбит/с против 1 Гбит/с). Еще – предлагает меньший отклик, спасающий в ситуациях, когда важно действовать еще и быстро и с меньшими потерями.
• Разница в реализации – 4G основана на пакетной передаче данных, а 3G на коммутации каналов.
• Поддержка технологии VoIP и наличие интеграции с E-Ultra.
• Сигнал в разы стабильнее даже при смене географического местоположения.

Несмотря на ощутимые преимущества важно помнить и о недостатках. Новый виток развития технологий беспроводной мобильной связи подразумевает смену сетевого оборудования и дополнительные расходы на обслуживание. Из-за несовместимости способов передачи данных, более высокого пикового битрейта и изменившихся частот – операторам и провайдерам приходится больше инвестировать в аппаратное обеспечение.

Но, как подсказывает динамика распространения четвертого поколения, резкий отрыв от 3G предвидится еще нескоро. Многие страны до сих пор заинтересованы в эксплуатации промежуточных технологических решений и не спешат вкладывать бюджет в приближающиеся открытия. А потому и заранее определить, что лучше сложно: абоненты заинтересованы в скором и повсеместном переходе на 4G или LTE, а вот операторы и инвесторы даже от 2G бы никогда не отказывались.

Агрегация частот на смартфоне — что это такое и как увеличить скорость?

Агрегация несущих частот смартфонов Huawei, Samsung, Iphone и других брендов — это механизм объединения частотных диапазонов в единую полосу с целью увеличения пропускной способности интернет-канала. При этом используется технология MIMO и поддержка промежуточных ретрансляторов (Relay Nodes). Проще говоря, это способ ускорения передачи данных в 4G сетях. Он активно применяется в стандарте LTE-Advanced (LTE A), мобильные операторы так и именуют данную технологию 4G+.

Принцип работы агрегации частот

На 2022 г 4G в России работает в 6-ти частотных диапазонах.

Каждый из них использует не одну конкретную частоту, а некий отрезок шириной: 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 МГц. Сделано это для того, чтобы каждому оператору в каждом диапазоне досталось по частотному отрезку. Агрегация частот объединяет несколько таких отрезков в единый «коридор». Например, делает из 2-х или 3-х отрезков по 10 МГц один, многополосный, шириной 20 или 30 МГц. Используя данную технологию, смартфоны могут передавать/получать данные сразу по двум каналам, что значительно увеличивает скорость передачи данных. Таким образом, преодолевается ограничение по количеству подключенных абонентов и увеличивается полоса пропускания канала.

Принцип агрегации 3-х частотных каналов в LTE-Advanced

В Москве оператор Мегафон имеет 40 МГц непрерывного спектра в 7-м банде (диапазоне 2600 МГц), а МТС, Теле2 и Билайн всего по 10 МГц. Таким образом, у Мегафона значительное преимущество в емкости и скорости сети. В свою очередь, абонентам МТС важно проверить, поддерживает ли их телефон работу 38 банда (2600 TDD), потому что у данного оператора широкое покрытие в Москве – 20 МГц. Отстающими для столицы являются Билайн и Теле2.

Для агрегации доступны не только подсети разных бандов, но и разных стандартов разделения. То есть, одновременно можно подключиться к FDD-подсети (частотное разделение каналов), и к TDD-подсети Band 38, где для приема–передачи сигналов используется временное разделение каналов (в отличие от