Что такое 4G LTE: разновидности и особенности стандарта связи четвёртого поколения

Что такое 4G LTE: разновидности и особенности стандарта связи четвёртого поколения


27.10.2015

В предыдущей статье мы уже рассматривали стандарты третьего поколения под общим названием 3G. Однако, быстрыми темпами распространяется связь уже четвёртого поколения - 4G. О основным стандартом в 4G на данный момент является LTE. Строго говоря, LTE не был первым стандартом четвёртого поколения, первым широкораспространённым был стандарт WiMAX. В нём работала первое время Yota, а некоторые операторы используют WiMAX до сих пор. Максимальная скорость WiMAX 40 Мбит/с, однако реальные показатели лежат в диапазоне от 10 до 20 Мбит/с.

Но вернёмся к LTE. Именно он сейчас наиболее распространён в мире в целом и в России в частности. Но что такое 4G LTE? LTE (с англ. Long-Term Evolution) - это стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных устройств. Основан он на всё тех же GSM/UMTS протоколах, однако теоритические и реальные скорости передачи данных в сетях LTE значительно выше, порой даже превосходят проводные соединения!

LTE FDD и LTE TDD: в чём отличия?

Стандарт LTE бывает двух видов, различия между которыми довольно существенны. FDD - Frequency Division Duplex (частотный разнос входящего и исходящего канала)
TDD - Time Division Duplex (временной разнос входящего и исходящего канала). Грубо говоря, FDD - это параллельный LTE, а TDD - последовательный LTE. Например, при ширине канала в 20 МГц в FDD LTE часть диапазона (15 МГц) отдаётся для загрузки (download), а часть (5 МГц) для выгрузки (upload). Таким образом каналы не пересекаются по частотам, что позволяет работать одновременно и стабильно для загрузки и выгрузки данных. В TDD LTE всё тот же канал в 20 МГц полностью отдаётся и как для загрузки, так и для выгрузки, а данные передаются в ту и другую сторорону поочерёдно, при этом приоритет имеет всё таки загрузка. В целом FDD LTE предпочтительне, т.к. он работает быстрее и стабильнее.

LTE FDD vs. LTE TDD

Частоты LTE

Сети LTE (FDD и TDD) работают на разных частотах в разных странах. Во многих странах эксплуатируются сразу несколько частотных диапазонов. Стоит отметить, то не всё оборудование умеет работать на разных "бэндах", т.е. частотных диапазонах. FDD-диапазоны нумеруются с 1 по 31, TDD-диапазоноы с 33 по 44. Существуют дополнительно несколько стандартов, которым еще не присвоены номера. Спецификации на частотные полосы называются бэндами (BAND). В России и Европе в основном используются band 7, band 20, band 3 и band 38.

FDD LTE бэнды и частоты
Номер полосы LTE Частотный диапазон Upload (МГц) Частнотный диапазон Download (МГц) Ширина диапазона (МГц)
band 1  1920 - 1980  2110 - 2170  2x60
band 2  1850 - 1910  1930 - 1990  2x60
band 3  1710 - 1785  1805 -1880  2x75
band 4  1710 - 1755  2110 - 2155  2x45
band 5  824 - 849  869 - 894  2x25
band 6  830 - 840  875 - 885  2x10
band 7  2500 - 2570  2620 - 2690  2x70
band 8  880 - 915  925 - 960  2x35
band 9  1749.9 - 1784.9  1844.9 - 1879.9  2x35
band 10  1710 - 1770  2110 - 2170  2x60
band 11  1427.9 - 1452.9  1475.9 - 1500.9  2x20
band 12  698 - 716  728 - 746  2x18
band 13  777 - 787  746 - 756  2x10
band 14  788 - 798  758 - 768  2x10
band 15  1900 - 1920  2600 - 2620  2x20
band 16  2010 - 2025  2585 - 2600  2x15
band 17  704 - 716  734 - 746  2x12
band 18  815 - 830  860 - 875  2x15
band 19  830 - 845  875 - 890  2x15
band 20  832 - 862  791 - 821  2x30
band 21  1447.9 - 1462.9  1495.5 - 1510.9  2x15
band 22  3410 - 3500  3510 - 3600  2x90
band 23  2000 - 2020  2180 - 2200  2x20
band 24  1625.5 - 1660.5  1525 - 1559  2x34
band 25  1850 - 1915  1930 - 1995  2x65
band 26  814 - 849  859 - 894  2x35
band 27  807 - 824  852 - 869  2x17
band 28  703 - 748  758 - 803  2x45
band 29  н/д  717 - 728  11
band 30  2305 - 2315  2350 - 2360  2x10
band 31  452.5 - 457.5  462.5 - 467.5  2x5
TDD LTE бэнды и частоты
Номер полосы LTE Частотный диапазон (МГц) Ширина диапазона (МГц)
band 33  1900 - 1920  20 
band 34  2010 - 2025  15 
band 35  1850 - 1910  60 
band 36  1930 - 1990  60 
band 37  1910 - 1930  20 
band 38  2570 - 2620  50 
band 39  1880 - 1920  40 
band 40  2300 - 2400  100 
band 41  2496 - 2690  194 
band 42  3400 - 3600  200 
band 43  3600 - 3800  200 
band 44  703 - 803  100

Приведём список частотных диапазонов сетей 4G LTE в России операторов "большой пятёрки". Существуют также региональные сети 4G LTE местных операторов, работающийх в других частотных диапазонах, однако в рамках данной статьи их рассмотрение не обязательно.

Сети 4G LTE в России
Оператор Частотный диапазон ↑/↓ (МГц) Ширина канала (МГц) Тип дуплекса Номер полосы
Yota 2500-2530 / 2620-2650 2x30 FDD band 7
Мегафон 2530-2540 / 2650-2660 2x10 FDD band 7
Мегафон  2575-2595 20 TDD band 38
МТС  2540-2550 / 2660-2670 2x10 FDD band 7
МТС 2595-2615 20 TDD band 38
Билайн 2550-2560 / 2670-2680 2x10 FDD band 7
Теле2 2560-2570 / 2680-2690 2x10 FDD band 7
МТС 1710-1785 / 1805-1880 2x75 FDD band 3
Теле2 832-839.5 / 791-798.5 2x7.5 FDD band 20
МТС 839.5-847 / 798.5-806 2x7.5 FDD band 20
Мегафон 847-854.5 / 806-813.5 2x7.5 FDD band 20
Билайн 854.5-862 / 813.5-821 2x7.5 FDD band 20

Скорость 4G LTE

Самым главным критерием, который особенно интересует абонентов, т.е. пользователей сетей 4G LTE, является скорость передачи данных. А скорость прежде всего зависит от ширины частотного диапазона того или иного оператора, а так же типа дуплекса, используемого в сети. Например, для канала в 10 МГц скорость 4G LTE будет равняться 75 Мбит/с. Именно с такой номинальной скоростью работают сети LTE FDD (band 7) операторов Теле2, МТС и Билайн. А что же Мегафон? А Мегафон может позволить себе больше. Т.к. несколько лет назад произошло слияние, а точнее поглощение Мегафоном Йоты, то сейчас Мегафон имеет лицензии и на частоты Yota, соответственно максимальная ширина канала может достигать 40 МГц в частотном диапазоне 2600 МГц (band 7), что в теории даёт целых 300 Мбит/с! Но в основном сеть Мегафон 4G работат в канале 15-20 МГц, что даёт скорость загрузки 100-150 Мбит/с. Ведь и для Йоты надо что-то оставить.

Скорость 4G

LTE-Advanced, или 4G+

Следующим этапом развития сетей 4G LTE является стандарт LTE-A (LTE-Advanced). Некоторые операторы в целях маркетинга называют эту технологию 4G+, но это в корне некорректно. Т.е. фактически именно LTE-Advanced является настоящим 4G. Скорости передачи данных в сети LTE-A в значительной степени превышают обычный LTE. Главной особенностью LTE-Advanced является агрегация частотных диапазонов. Абонентское устройство с поддержкой LTE-A суммирует каналы передачи данных в разных частотных диапазонах, доступных оператору. Например, Мегафон, объединяя несколько частотных диапазонов в полосе 2600 МГц получает канал в 40 МГц, что даёт скорость в сети LTE-Advanced 300 Мбит/с. Но это далеко не предел. Если добавить сюда ещё 20 МГц из полосы 1800 МГц, что получится канал 60 МГц (band 7 + band 3), а это уже 450 Мбит/с! В прочем, это теоритические или стендовые скорости. В реальности они конечно значительно меньше, но тем не менее беспроводная технология LTE-Advanced вполне приближается к проводным скоростям.

Стоит отметить, что агрерировать разные каналы в разных частотных диапазонах могут все операторы при наличии соответствующих лицензий и сетевой инфраструктуры. Главной задачей является расширение частотного диапазона. Чем он шире, чем выше максимальная скорость, т.е. пропускная способность сети. Но и конечно должно быть абонентское оборудование, поддерживающее LTE-Advanced.

Перспективы 4G LTE

Несмотря на то, что стандарт 4G LTE появился уже несколько лет назад, во многих регионах нашей страны до сих пор нет даже сетей 3G. Так что ещё есть куда расти. В мире тестируют сети уже 5-го поколения (5G), но в реальных условиях сети 4G LTE ещё долго будут господствовать, благо операторы их активно развивают.

Во многих случаях 4G интернет является не только альтернативной проводному подключению, но и безальтернативным единственным вариантом, в том числе экономически целесообразным. Отдалённые объекты, прокладка провода к которым связана с определёнными сложностями или риском, а иногда и вовсе невозможна, тоже нуждаются в подключении. Зачастую возможно подключить 4G интернет даже там, где покрытие сетей LTE отсутствует. Для этого используются специальные 4G антенны, которые ловят и усиливают сигнал 4G LTE. Чтобы правильно подобрать антенну, надо знать, сеть какого оператора необходимо поймать, на какой частоте она работает, а также в каком режиме дуплекса (FDD или TDD). Наши специалисты определят тип сигнала, замерят его параметры, подберут соответствующее оборудование для обеспечения быстрого и стабильного выхода в Интернет через сеть 4G LTE.