LTE (telekomunikacja) - LTE (telecommunication)

LTE

W telekomunikacji , Long-Term Evolution ( LTE ) jest standardem dla bezprzewodowej szerokopasmowej komunikacji dla urządzeń mobilnych i terminale danych, w oparciu o GSM / EDGE i UMTS / HSPA technologii. Zwiększa pojemność i szybkość przy użyciu innego interfejsu radiowego wraz z ulepszeniami sieci szkieletowej. LTE to ścieżka aktualizacji dla operatorów posiadających zarówno sieci GSM/UMTS, jak i sieci CDMA2000 . Te różne częstotliwości LTE i zespoły stosowane w różnych krajach oznacza, że tylko telefony multi-band są w stanie korzystać z LTE we wszystkich krajach, gdzie jest on obsługiwany.

Standard został opracowany przez 3GPP (3rd Generation Partnership Project) i jest określony w serii dokumentów Release 8, z drobnymi ulepszeniami opisanymi w wersji 9. LTE jest czasami znane jako 3.95G i jest sprzedawane zarówno jako „4G LTE”, jak i jako „Advanced 4G”, ale nie spełnia kryteriów technicznych usługi bezprzewodowej 4G , jak określono w serii dokumentów 3GPP Release 8 i 9 dla LTE Advanced . Wymagania zostały pierwotnie określone przez organizację ITU-R w specyfikacji IMT Advanced . Jednak ze względu na naciski marketingowe i znaczne postępy, jakie WiMAX , Evolved High Speed ​​Packet Access i LTE wnoszą do pierwotnych technologii 3G, ITU zdecydowało później, że LTE wraz z wyżej wymienionymi technologiami można nazwać technologiami 4G. Standard LTE Advanced formalnie spełnia wymagania ITU-R , aby można go było uznać za IMT-Advanced . Aby odróżnić LTE Advanced i WiMAX-Advanced od obecnych technologii 4G, ITU określiło je jako „Prawdziwe 4G”.

Przegląd

Modem LTE Samsung marki Telia
Modem Huawei 4G+
HTC ThunderBolt , drugi dostępny na rynku smartfon LTE

LTE to skrót od Long Term Evolution i jest zastrzeżonym znakiem towarowym należącym do ETSI (Europejskiego Instytutu Norm Telekomunikacyjnych) dla technologii bezprzewodowej transmisji danych i rozwoju standardów GSM/UMTS. Jednak inne kraje i firmy odgrywają aktywną rolę w projekcie LTE. Celem LTE było zwiększenie przepustowości i szybkości bezprzewodowych sieci danych przy użyciu nowych technik i modulacji DSP (cyfrowego przetwarzania sygnałów), które zostały opracowane na przełomie tysiącleci. Kolejnym celem było przeprojektowanie i uproszczenie architektury sieciowej do systemu opartego na protokole IP ze znacznie zmniejszonym opóźnieniem transferu w porównaniu z architekturą 3G . Interfejs bezprzewodowy LTE jest niekompatybilny z sieciami 2G i 3G, przez co musi działać na oddzielnym widmie radiowym .

LTE zostało po raz pierwszy zaproponowane w 2004 r. przez japońską firmę NTT Docomo , a badania nad standardem rozpoczęły się oficjalnie w 2005 r. W maju 2007 r. powstał sojusz LTE/ SAE Trial Initiative (LSTI) jako globalna współpraca między dostawcami i operatorami w celu oraz promowanie nowego standardu, aby zapewnić jak najszybsze globalne wprowadzenie technologii. Standard LTE został sfinalizowany w grudniu 2008 roku, a pierwsza publicznie dostępna usługa LTE została uruchomiona przez TeliaSonera w Oslo i Sztokholmie 14 grudnia 2009 roku jako połączenie danych z modemem USB. Usługi LTE zostały uruchomione również przez głównych operatorów z Ameryki Północnej, przy czym Samsung SCH-r900 będzie pierwszym na świecie telefonem komórkowym LTE od 21 września 2010 roku, a Samsung Galaxy Indulge będzie pierwszym na świecie smartfonem LTE od 10 lutego 2011 roku. zarówno oferowane przez MetroPCS , jak i HTC ThunderBolt oferowane przez Verizon od 17 marca jako drugi smartfon LTE sprzedawany komercyjnie. W Kanadzie firma Rogers Wireless jako pierwsza uruchomiła sieć LTE 7 lipca 2011 r., oferując mobilny modem szerokopasmowy USB Sierra Wireless AirCard 313U, znany jako „LTE Rocket stick”, a następnie urządzenia mobilne HTC i Samsung. Początkowo operatorzy CDMA planowali uaktualnienie do konkurencyjnych standardów zwanych UMB i WiMAX , ale główni operatorzy CDMA (tacy jak Verizon , Sprint i MetroPCS w Stanach Zjednoczonych, Bell i Telus w Kanadzie, au by KDDI w Japonii, SK Telecom w Korei Południowej i China Telecom / China Unicom w Chinach) ogłosiły zamiast tego zamiar przejścia na LTE. Kolejną wersją LTE jest LTE Advanced , która została ustandaryzowana w marcu 2011 roku. Usługi mają rozpocząć się w 2013 roku. Dodatkowa ewolucja znana jako LTE Advanced Pro została zatwierdzona w 2015 roku.

Specyfikacja LTE zapewnia szczytowe prędkości łącza downlink wynoszące 300 Mbit/s, szczytowe prędkości łącza uplink wynoszące 75 Mbit/s oraz warunki QoS pozwalające na opóźnienie transferu mniejsze niż 5  ms w radiowej sieci dostępowej . LTE ma możliwość zarządzania szybko poruszającymi się telefonami komórkowymi i obsługuje strumienie multicastowe i transmisyjne. LTE obsługuje skalowalne szerokości pasma nośnego , od 1,4  MHz do 20 MHz i obsługuje zarówno dupleks z podziałem częstotliwości (FDD), jak i dupleks z podziałem czasu (TDD). Architektura sieci oparta na IP, zwana Evolved Packet Core (EPC), zaprojektowana w celu zastąpienia GPRS Core Network , obsługuje płynne przekazywanie głosu i danych do wież komórkowych ze starszymi technologiami sieciowymi, takimi jak GSM , UMTS i CDMA2000 . Prostsza architektura skutkuje niższymi kosztami eksploatacji (na przykład każda komórka E-UTRA będzie obsługiwać nawet czterokrotnie przepustowość danych i głosu obsługiwaną przez HSPA).

W przypadku filmów 3D najprostszym formatem reprezentacji jest konwencjonalne wideo stereofoniczne (CSV), składające się z dwóch niezależnych i zsynchronizowanych strumieni wideo, z których jeden odpowiada lewemu i prawemu oku widza. Nie wymaga to przetwarzania obrazu w domenie przestrzennej, aby zapewnić wideo 2D, ale zwiększa szybkość transmisji danych normalnego wideo.

Historia

Standardowy harmonogram rozwoju 3GPP

  • W 2004 roku, NTT DoCoMo w Japonii proponuje LTE jako międzynarodowy standard.
  • We wrześniu 2006 Siemens Networks (dziś Nokia Networks ) we współpracy z Nomor Research zaprezentował mediom i inwestorom pierwszą emulację sieci LTE na żywo. Jako aplikacje na żywo zademonstrowano dwóch użytkowników przesyłających wideo HDTV w łączu w dół i grających w interaktywną grę w łączu w górę.
  • W lutym 2007 roku Ericsson po raz pierwszy na świecie zademonstrował LTE z przepływnością do 144 Mbit/s
  • We wrześniu 2007 r. NTT Docomo zademonstrowało podczas testu szybkość transmisji danych LTE na poziomie 200 Mbit/s przy poziomie mocy poniżej 100 mW.
  • W listopadzie 2007 Infineon zaprezentował pierwszy na świecie transceiver RF o nazwie SMARTi LTE obsługujący funkcjonalność LTE w jednoukładowym krzemie RF przetwarzanym w CMOS
  • Na początku 2008 roku, urządzenia testujące LTE zaczął wysyłać z kilku producentów, a na Mobile World Congress 2008 w Barcelonie , Ericsson wykazał pierwszy na świecie end-to-end połączenia komórkowego włączona LTE na niewielkim urządzeniu przenośnym. Podczas tego samego wydarzenia Motorola zademonstrowała zgodny ze standardem LTE RAN chipset eNodeB i LTE .
  • Podczas Mobile World Congress w lutym 2008 r .:
    • Motorola zademonstrowała, w jaki sposób LTE może przyspieszyć dostarczanie osobistych wrażeń multimedialnych dzięki strumieniowaniu wideo HD, blogowaniu wideo w jakości HD, grom online i VoIP przez LTE przy użyciu sieci LTE zgodnej ze standardem RAN i chipsetu LTE.
    • Ericsson EMP (obecnie ST-Ericsson ) zademonstrował pierwsze na świecie kompleksowe połączenie LTE na palmtopie Ericsson zademonstrował tryby LTE FDD i TDD na tej samej platformie stacji bazowej.
    • Firma Freescale Semiconductor zademonstrowała przesyłanie strumieniowe wideo HD ze szczytową szybkością transmisji danych 96 Mbit/s w łączu w dół i 86 Mbit/s w łączu w górę.
    • Firma NXP Semiconductors (obecnie część ST-Ericsson ) zademonstrowała wielotrybowy modem LTE jako podstawę systemu radiowego definiowanego programowo do użytku w telefonach komórkowych.
    • picoChip i Mimoon zademonstrowali projekt referencyjny stacji bazowej. Działa to na wspólnej platformie sprzętowej ( radio wielomodowe / programowalne ) z ich architekturą WiMAX.
  • W kwietniu 2008 r. Motorola zademonstrowała pierwsze przekazanie EV-DO do LTE – przekazanie strumienia wideo z LTE do komercyjnej sieci EV-DO iz powrotem do LTE.
  • W kwietniu 2008 r. LG Electronics i Nortel zademonstrowały szybkość transmisji danych LTE na poziomie 50 Mbit/s podczas podróży z prędkością 110 km/h (68 mph).
  • W listopadzie 2008 roku Motorola zademonstrowała pierwszą w branży bezprzewodową sesję LTE w paśmie 700 MHz.
  • Badacze z Nokia Siemens Networks i Heinrich Hertz Institut zademonstrowali LTE z szybkością transmisji uplink 100 Mbit/s.
  • Na Światowym Kongresie Mobilnym w lutym 2009 :
    • Infineon zademonstrował jednoukładowy transceiver CMOS RF 65 nm zapewniający funkcjonalność 2G/3G/LTE
    • Uruchomienie programu ng Connect, wielobranżowego konsorcjum założonego przez Alcatela-Lucenta w celu identyfikacji i rozwoju bezprzewodowych aplikacji szerokopasmowych.
    • Motorola zorganizowała wycieczkę samochodową LTE po ulicach Barcelony, aby zademonstrować wydajność systemu LTE w rzeczywistym miejskim środowisku RF
  • W lipcu 2009 r. firma Nujira wykazała sprawność powyżej 60% dla wzmacniacza mocy LTE 880 MHz
  • W sierpniu 2009 r. Nortel i LG Electronics zademonstrowały pierwsze udane przekazanie między sieciami CDMA i LTE w sposób zgodny ze standardami
  • W sierpniu 2009 r. Alcatel-Lucent otrzymuje certyfikat FCC dla stacji bazowych LTE w paśmie 700 MHz.
  • We wrześniu 2009 r. firma Nokia Siemens Networks zademonstrowała pierwsze na świecie połączenie LTE z oprogramowaniem komercyjnym zgodnym ze standardami.
  • W październiku 2009 roku Ericsson i Samsung zademonstrowały współdziałanie pierwszego komercyjnego urządzenia LTE z działającą siecią w Sztokholmie w Szwecji.
  • W październiku 2009 r. Bell Labs Alcatela-Lucenta , Deutsche Telekom Innovation Laboratories , Fraunhofer Heinrich-Hertz Institut oraz dostawca anten Kathrein przeprowadzili na żywo testy terenowe technologii zwanej Coordinated Multipoint Transmission (CoMP) mającej na celu zwiększenie prędkości transmisji danych LTE i sieci 3G.
  • W listopadzie 2009 r. Alcatel-Lucent zrealizował pierwsze połączenie LTE na żywo, wykorzystując pasmo 800 MHz zarezerwowane w ramach Europejskiej Dywidendy Cyfrowej (EDD).
  • W listopadzie 2009 r. Nokia Siemens Networks i LG zakończyły pierwsze kompleksowe testy interoperacyjności LTE.
  • 14 grudnia 2009 r. pierwsze komercyjne wdrożenie LTE miało miejsce w skandynawskich stolicach Sztokholmie i Oslo przez szwedzko-fińskiego operatora sieci TeliaSonera i jego norweską markę NetCom (Norwegia) . TeliaSonera błędnie oznaczyła sieć „4G”. Oferowane urządzenia modemowe zostały wyprodukowane przez firmę Samsung (dongle GT-B3710), a infrastrukturę sieciową z technologią SingleRAN stworzyli Huawei (w Oslo) i Ericsson (w Sztokholmie). TeliaSonera planuje wprowadzić ogólnokrajowe LTE w Szwecji, Norwegii i Finlandii. TeliaSonera zastosowała pasmo spektralne 10 MHz (z maksymalnych 20 MHz) oraz transmisję Single-Input i Single-Output . Wdrożenie powinno zapewnić przepływność netto warstwy fizycznej do 50 Mbit/s w łączu w dół i 25 Mbit/s w łączu w górę. Testy wstępne wykazały dobrą wydajność TCP 42,8 Mbit/s w dół i 5,3 Mb/s w górę w Sztokholmie.
  • W grudniu 2009 ST-Ericsson i Ericsson po raz pierwszy osiągnęli mobilność LTE i HSPA za pomocą urządzenia wielomodowego.
  • W styczniu 2010 r. Alcatel-Lucent i LG zakończyły przekazywanie na żywo kompleksowej transmisji danych między sieciami LTE i CDMA.
  • W lutym 2010 r. firmy Nokia Siemens Networks i Movistar przetestowały LTE na Mobile World Congress 2010 w Barcelonie, w Hiszpanii, przeprowadzając demonstracje zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.
  • W maju 2010 roku Mobile TeleSystems (MTS) i Huawei zaprezentowały wewnętrzną sieć LTE na targach „Sviaz-Expocomm 2010” w Moskwie w Rosji. MTS spodziewa się uruchomić testową usługę LTE w Moskwie na początku 2011 roku. Wcześniej MTS otrzymał licencję na budowę sieci LTE w Uzbekistanie i zamierza uruchomić testową sieć LTE na Ukrainie we współpracy z Alcatel-Lucent .
  • Podczas Expo 2010 w Szanghaju w maju 2010 roku Motorola zademonstrowała LTE na żywo w połączeniu z China Mobile . Obejmowało to strumienie wideo i system testowania napędu przy użyciu TD-LTE.
  • Od 12.10.2010 r. DirecTV połączył siły z Verizon Wireless w celu przetestowania szybkiej technologii bezprzewodowej LTE w kilku domach w Pensylwanii, mającej na celu dostarczenie zintegrowanego pakietu Internetu i telewizji. Verizon Wireless poinformował, że uruchomił usługi bezprzewodowe LTE (dla danych, bez głosu) na 38 rynkach, na których w niedzielę 5 grudnia mieszka ponad 110 milionów Amerykanów.
  • 6 maja 2011 r. Sri Lanka Telecom Mobitel zademonstrował po raz pierwszy 4G LTE w Azji Południowej, osiągając szybkość transmisji danych 96 Mbit/s na Sri Lance.

Harmonogram przyjęcia operatora

Można oczekiwać, że większość operatorów obsługujących sieci GSM lub HSUPA w pewnym momencie zaktualizuje swoje sieci do LTE. Pełną listę umów handlowych można znaleźć pod adresem:

  • Sierpień 2009: Telefónica wybrała sześć krajów do przetestowania LTE w kolejnych miesiącach: Hiszpanię, Wielką Brytanię, Niemcy i Czechy w Europie oraz Brazylię i Argentynę w Ameryce Łacińskiej.
  • 24 listopada 2009: Telecom Italia ogłosiła pierwsze na świecie przedkomercyjne eksperymenty na zewnątrz, wdrożone w Turynie i całkowicie zintegrowane z obecnie działającą siecią 2G/3G.
  • 14 grudnia 2009 roku TeliaSonera otworzyła pierwszą na świecie publicznie dostępną usługę LTE w dwóch skandynawskich stolicach Sztokholmie i Oslo .
  • 28 maja 2010 r. rosyjski operator Scartel ogłosił uruchomienie do końca 2010 r. sieci LTE w Kazaniu .
  • 6 października 2010 roku kanadyjski dostawca Rogers Communications Inc ogłosił, że Ottawa, stolica Kanady, będzie miejscem prób LTE. Rogers powiedział, że rozszerzy te testy i przejdzie do kompleksowej próby technicznej LTE na częstotliwościach niskich i wysokich w całym regionie Ottawy.
  • 6 maja 2011 r. Sri Lanka Telecom Mobitel z powodzeniem zademonstrował 4G LTE po raz pierwszy w Azji Południowej, osiągając szybkość transmisji danych 96 Mbit/s na Sri Lance.
  • 7 maja 2011 r. lankijski operator komórkowy Dialog Axiata PLC uruchomił wraz z partnerem Huawei pierwszą pilotażową sieć 4G LTE w Azji Południowej i zademonstrował prędkość pobierania danych do 127 Mbit/s.
  • 9 lutego 2012 r. Telus Mobility uruchomiło pierwszą usługę LTE w obszarach metropolitalnych, takich jak Vancouver, Calgary, Edmonton, Toronto i Greater Toronto Area, Kitchener, Waterloo, Hamilton, Guelph, Belleville, Ottawa, Montreal, Québec City, Halifax i Yellowknife .
  • Telus Mobility ogłosił, że przyjmie LTE jako swój bezprzewodowy standard 4G.
  • Cox Communications ma swoją pierwszą wieżę do budowy bezprzewodowej sieci LTE. Usługi bezprzewodowe uruchomione pod koniec 2009 roku.
  • W marcu 2019 r. Global Mobile Suppliers Association poinformowało, że obecnie istnieje 717 operatorów z komercyjnie uruchomionymi sieciami LTE (szerokopasmowy stacjonarny dostęp bezprzewodowy i/lub mobilny).

Poniżej znajduje się lista 10 największych krajów/terytoriów według zasięgu 4G LTE mierzonego przez OpenSignal.com w lutym/marcu 2019 r.

Ranga Kraj/terytorium Penetracja
1  Korea Południowa 97,5%
2  Japonia 96,3%
3  Norwegia 95,5%
4  Hongkong 94,1%
5  Stany Zjednoczone 93,0%
6  Holandia 92,8%
7  Tajwan 92,8%
8  Węgry 91,4%
9  Szwecja 91,1%
10  Indie 90,9%

Aby zobaczyć pełną listę wszystkich krajów/terytoriów, zobacz listę krajów według penetracji 4G LTE .

LTE-TDD i LTE-FDD

Long-Term Evolution Time-Division Duplex ( LTE-TDD ), określany również jako TDD LTE, to technologia telekomunikacyjna 4G i standard opracowany wspólnie przez międzynarodową koalicję firm, w tym China Mobile , Datang Telecom , Huawei , ZTE , Nokia Rozwiązania i sieci , Qualcomm , Samsung i ST-Ericsson . Jest to jedna z dwóch technologii mobilnej transmisji danych standardu technologii Long-Term Evolution (LTE), druga to Long-Term Evolution Frequency-Division Duplex ( LTE-FDD ). Podczas gdy niektóre firmy określają LTE-TDD jako „TD-LTE” w celu zapoznania się z TD-SCDMA , w specyfikacji 3GPP nie ma odniesienia do tego skrótu.

Istnieją dwie główne różnice między LTE-TDD i LTE-FDD: w jaki sposób dane są przesyłane i pobierane oraz w jakich widmach częstotliwości są wdrażane sieci. Podczas gdy LTE-FDD wykorzystuje sparowane częstotliwości do przesyłania i pobierania danych, LTE-TDD używa jednego częstotliwość, naprzemiennie przesyłając i pobierając dane w czasie. Stosunek wysyłania i pobierania w sieci LTE-TDD można zmieniać dynamicznie, w zależności od tego, czy należy wysłać lub odebrać więcej danych. LTE-TDD i LTE-FDD działają również na różnych pasmach częstotliwości, przy czym LTE-TDD działa lepiej na wyższych częstotliwościach, a LTE-FDD działa lepiej na niższych częstotliwościach. Częstotliwości używane dla LTE-TDD wahają się od 1850 MHz do 3800 MHz, z kilkoma różnymi pasmami. Widmo LTE-TDD jest ogólnie tańsze w dostępie i ma mniejszy ruch. Co więcej, pasma dla LTE-TDD pokrywają się z pasmami używanymi dla WiMAX , które można łatwo zaktualizować do obsługi LTE-TDD.

Pomimo różnic w sposobie, w jaki oba typy LTE obsługują transmisję danych, LTE-TDD i LTE-FDD współdzielą 90 procent swojej podstawowej technologii, dzięki czemu te same chipsety i sieci mogą korzystać z obu wersji LTE. Szereg firm produkuje dwutrybowe chipy lub urządzenia mobilne, w tym Samsung i Qualcomm , podczas gdy operatorzy CMHK i Hi3G Access opracowali sieci dwutrybowe odpowiednio w Hongkongu i Szwecji.

Historia LTE-TDD

W powstanie LTE-TDD zaangażowała się koalicja międzynarodowych firm, które pracowały nad rozwojem i testowaniem technologii. China Mobile był pierwszym zwolennikiem LTE-TDD, wraz z innymi firmami, takimi jak Datang Telecom i Huawei , które pracowały nad wdrożeniem sieci LTE-TDD, a później opracowały technologię umożliwiającą sprzętowi LTE-TDD działanie w białych przestrzeniach — widma częstotliwości między nadawaną telewizją stacje. Intel również uczestniczył w rozwoju, tworząc laboratorium interoperacyjności LTE-TDD z Huawei w Chinach, a także ST-Ericsson , Nokia i Nokia Siemens (obecnie Nokia Solutions and Networks ), które opracowały stacje bazowe LTE-TDD zwiększające przepustowość o 80 proc., a zasięg o 40 proc. Qualcomm również uczestniczył, opracowując pierwszy na świecie wielotrybowy układ scalony, łączący LTE-TDD i LTE-FDD, a także HSPA i EV-DO. Accelleran, belgijska firma, również pracowała nad budową małych ogniw dla sieci LTE-TDD.

Testy technologii LTE-TDD rozpoczęły się już w 2010 r., a firmy Reliance Industries i Ericsson India przeprowadziły testy polowe LTE-TDD w Indiach , osiągając prędkość pobierania 80 megabitów na sekundę i prędkość wysyłania 20 megabitów na sekundę. Do 2011 roku firma China Mobile rozpoczęła testy tej technologii w sześciu miastach.

Chociaż początkowo postrzegano ją jako technologię wykorzystywaną tylko przez kilka krajów, w tym Chiny i Indie, do 2011 r. międzynarodowe zainteresowanie LTE-TDD wzrosło, zwłaszcza w Azji, częściowo ze względu na niższy koszt wdrożenia LTE-TDD w porównaniu z LTE- FDD. Do połowy tego roku 26 sieci na całym świecie przeprowadzało próby tej technologii. Globalna inicjatywa LTE-TDD (GTI) została również uruchomiona w 2011 roku z partnerami założycielami China Mobile, Bharti Airtel , SoftBank Mobile , Vodafone , Clearwire , Aero2 i E-Plus . We wrześniu 2011 r. Huawei ogłosił, że nawiąże współpracę z polskim operatorem komórkowym Aero2 w celu opracowania połączonej sieci LTE-TDD i LTE-FDD w Polsce, a do kwietnia 2012 r. ZTE Corporation pracowało nad wdrożeniem próbnych lub komercyjnych sieci LTE-TDD dla 33 operatorów. w 19 krajach. Pod koniec 2012 r. Qualcomm intensywnie pracował nad wdrożeniem komercyjnej sieci LTE-TDD w Indiach i współpracował z Bharti Airtel i Huawei, aby opracować pierwszy wielotrybowy smartfon LTE-TDD dla Indii.

W Japonii SoftBank Mobile uruchomił usługi LTE-TDD w lutym 2012 roku pod nazwą Advanced eXtended Global Platform (AXGP) i sprzedawany jako SoftBank 4G ( ja ). Zespół AXGP był wcześniej używany do Willcom „s PHS usługę, a po PHS została przerwana w 2010 roku zespół PHS został ponownie przeznaczona na usługi AXGP.

W Stanach Zjednoczonych Clearwire planowało wdrożyć LTE-TDD, a producent chipów Qualcomm zgodził się obsługiwać częstotliwości Clearwire na swoich wielotrybowych chipsetach LTE. Wraz z przejęciem Clearwire przez Sprint w 2013 roku, operator zaczął wykorzystywać te częstotliwości do obsługi LTE w sieciach zbudowanych przez Samsunga , Alcatela-Lucenta i Nokię .

Według stanu na marzec 2013 r. istniało 156 komercyjnych sieci 4G LTE, w tym 142 sieci LTE-FDD i 14 sieci LTE-TDD. Od listopada 2013 r. rząd Korei Południowej planował dopuścić w 2014 r. czwartego operatora sieci bezprzewodowej, który miałby świadczyć usługi LTE-TDD, a w grudniu 2013 r. licencje LTE-TDD zostały przyznane trzem chińskim operatorom komórkowym, umożliwiając komercyjne wdrożenie 4G LTE usługi.

W styczniu 2014 r. firma Nokia Solutions and Networks poinformowała, że ​​zakończyła serię testów połączeń głosowych przez LTE (VoLTE) w sieci TD-LTE firmy China Mobile. W następnym miesiącu firmy Nokia Solutions and Networks i Sprint ogłosiły, że zademonstrowały przepustowość 2,6 gigabita na sekundę przy użyciu sieci LTE-TDD, przekraczając poprzedni rekord 1,6 gigabita na sekundę.

Cechy

Duża część standardu LTE dotyczy modernizacji 3G UMTS do technologii komunikacji mobilnej 4G . Duża ilość pracy skierowany jest do uproszczenia architektury systemu, podczas przenoszenia z istniejących UMTS obwodu + przełączania pakietów łączy sieciowych, systemu płaska architektura wszystkie IP. E-UTRA to interfejs lotniczy LTE. Jego główne cechy to:

  • Szczytowe prędkości pobierania do 299,6 Mbit/s i wysyłania do 75,4 Mbit/s w zależności od kategorii sprzętu użytkownika (z antenami 4×4 wykorzystującymi pasmo 20 MHz). Zdefiniowano pięć różnych klas terminali, od klasy zorientowanej na głos do terminala wysokiej klasy, który obsługuje szczytowe szybkości transmisji danych. Wszystkie terminale będą mogły przetwarzać pasmo 20 MHz.
  • Niskie opóźnienia transferu danych (sub-5 ms latencja dla małych pakietów IP w optymalnych warunkach), niższe opóźnienia dla przekazania i konfiguracji połączenia czasie niż w przypadku poprzednich technologii dostępu radiowego .
  • Poprawiona obsługa mobilności, na przykład obsługa terminali poruszających się z prędkością do 350 km/h (220 mph) lub 500 km/h (310 mph) w zależności od częstotliwości
  • Wielodostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości dla łącza w dół, FDMA z jedną nośną dla łącza w górę w celu oszczędzania energii.
  • Obsługa systemów komunikacji FDD i TDD oraz half-duplex FDD z tą samą technologią dostępu radiowego.
  • Obsługa wszystkich pasm częstotliwości używanych obecnie przez systemy IMT przez ITU-R .
  • Zwiększona elastyczność widma: komórki o szerokości 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz i 20 MHz są ustandaryzowane. ( W-CDMA nie ma opcji dla warstw innych niż 5 MHz, co prowadzi do pewnych problemów z wprowadzeniem w krajach, w których 5 MHz jest powszechnie przydzielaną szerokością widma, więc często jest już używany ze starszymi standardami, takimi jak 2G GSM i cdmaOne . )
  • Obsługa komórek o promieniu od kilkudziesięciu metrów ( femto i pikokomórki ) do makrokomórek o promieniu 100 km (62 mil) . W niższych pasmach częstotliwości, które mają być używane na obszarach wiejskich, 5 km (3,1 mil) jest optymalnym rozmiarem komórki, 30 km (19 mil) ma rozsądną wydajność, a rozmiary komórek do 100 km obsługiwane z akceptowalną wydajnością. W miastach i na obszarach miejskich wyższe pasma częstotliwości (takie jak 2,6 GHz w UE) są wykorzystywane do obsługi szybkich mobilnych łączy szerokopasmowych. W takim przypadku rozmiary komórek mogą wynosić 1 km (0,62 mili) lub nawet mniej.
  • Obsługa co najmniej 200 aktywnych klientów danych w każdej komórce 5 MHz.
  • Uproszczona architektura: Strona sieciowa E-UTRAN składa się wyłącznie z eNode B .
  • Wsparcie dla współpracy i koegzystencji ze starszymi standardami (np. GSM / EDGE , UMTS i CDMA2000 ). Użytkownicy mogą nawiązywać połączenie lub przesyłać dane w obszarze przy użyciu standardu LTE, a w przypadku braku zasięgu kontynuować operację bez żadnych działań z ich strony, korzystając z sieci UMTS opartych na GSM/ GPRS lub W-CDMA lub nawet 3GPP2 , takich jak cdmaOne lub CDMA2000.
  • Agregacja nośnych łącza uplink i downlink .
  • Interfejs radiowy z przełączaniem pakietów .
  • Obsługa MBSFN ( multicast-broadcast o pojedynczej częstotliwości ). Ta funkcja może dostarczać usługi takie jak telewizja mobilna przy użyciu infrastruktury LTE i jest konkurencją dla telewizji opartej na DVB-H , tylko urządzenia kompatybilne z LTE odbierają sygnał LTE.

Połączenia głosowe

cs domLTE CSFB do połączeń sieci GSM/UMTS

Standard LTE obsługuje tylko przełączanie pakietów w sieci all-IP. Połączenia głosowe w GSM, UMTS i CDMA2000 są komutowane , więc wraz z przyjęciem LTE operatorzy będą musieli przeprojektować swoją sieć połączeń głosowych. Pojawiły się trzy różne podejścia:

Głos przez LTE (VoLTE)
Awaria z przełączaniem obwodów (CSFB)
W tym podejściu LTE po prostu zapewnia usługi transmisji danych, a gdy połączenie głosowe ma zostać zainicjowane lub odebrane, powróci do domeny z komutacją łączy. Korzystając z tego rozwiązania, operatorzy muszą jedynie zaktualizować MSC zamiast wdrażać IMS , dzięki czemu mogą szybko świadczyć usługi. Wadą jest jednak dłuższe opóźnienie nawiązywania połączenia.
Jednoczesny głos i LTE (SVLTE)
W tym podejściu mikrotelefon działa jednocześnie w trybach LTE i z komutacją łączy, przy czym tryb LTE zapewnia usługi danych, a tryb komutacji łączy zapewnia usługę głosową. Jest to rozwiązanie oparte wyłącznie na słuchawce, które nie ma specjalnych wymagań dotyczących sieci i nie wymaga również wdrożenia IMS . Wadą tego rozwiązania jest to, że telefon może stać się drogi przy dużym poborze prądu.
Ciągłość połączeń głosowych pojedynczego radia (SRVCC)

Dodatkowym podejściem, które nie jest inicjowane przez operatorów, jest korzystanie z usług OTT ( over-the-top content ), wykorzystujących aplikacje takie jak Skype i Google Talk do świadczenia usług głosowych LTE.

Większość głównych zwolenników LTE od samego początku preferowała i promowała VoLTE. Brak wsparcia oprogramowania w początkowych urządzeniach LTE, a także w urządzeniach sieci szkieletowej , doprowadził jednak do tego, że wielu operatorów promowało VoLGA (Voice over LTE Generic Access) jako rozwiązanie tymczasowe. Pomysł polegał na wykorzystaniu tych samych zasad, co GAN (Generic Access Network, znany również jako UMA lub Unlicensed Mobile Access), które określają protokoły, za pomocą których telefon komórkowy może wykonywać połączenia głosowe za pośrednictwem prywatnego połączenia internetowego klienta, zwykle przez bezprzewodową sieć LAN. VoLGA nigdy jednak nie zyskała dużego poparcia, ponieważ VoLTE ( IMS ) obiecuje znacznie bardziej elastyczne usługi, aczkolwiek kosztem konieczności modernizacji całej infrastruktury połączeń głosowych. VoLTE będzie również wymagać funkcji Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC), aby móc płynnie przełączyć się do sieci 3G w przypadku słabej jakości sygnału LTE.

Podczas gdy branża pozornie standaryzuje VoLTE na przyszłość, dzisiejsze zapotrzebowanie na połączenia głosowe skłoniło operatorów LTE do wprowadzenia awaryjnego przełączania obwodów jako środka tymczasowego. Podczas nawiązywania lub odbierania połączenia głosowego słuchawki LTE wracają do starych sieci 2G lub 3G na czas trwania połączenia.

Ulepszona jakość głosu

Aby zapewnić kompatybilność, 3GPP wymaga co najmniej kodeka AMR-NB (wąskie pasmo), ale zalecanym kodekiem mowy dla VoLTE jest Adaptive Multi-Rate Wideband , znany również jako HD Voice . Ten kodek jest wymagany w sieciach 3GPP, które obsługują próbkowanie 16 kHz.

Fraunhofer IIS zaproponował i zademonstrował „Full-HD Voice”, implementację kodeka AAC-ELD (Advanced Audio Coding – Enhanced Low Delay) dla telefonów LTE. Podczas gdy poprzednie kodeki głosowe w telefonach komórkowych obsługiwały tylko częstotliwości do 3,5 kHz, a nadchodzące szerokopasmowe usługi audio oznaczone jako HD Voice do 7 kHz, Full-HD Voice obsługuje cały zakres szerokości pasma od 20 Hz do 20 kHz. Aby jednak połączenia głosowe Full-HD Voice zakończyły się sukcesem, zarówno telefony dzwoniącego i odbiorcy, jak i sieci muszą obsługiwać tę funkcję.

Pasma częstotliwości

Standard LTE obejmuje wiele różnych pasm, z których każde jest oznaczone zarówno częstotliwością, jak i numerem pasma:

  • Ameryka Północna – 600, 700, 850, 1700, 1900, 2300, 2500, 2600, 3500, 5000 MHz (pasma 2, 4, 5, 7, 12, 13, 14, 17, 25, 26, 29, 30, 38 , 40, 41, 42, 43, 46, 48, 66, 71)
  • Ameryka Łacińska i Karaiby – 600, 700, 850, 900, 1700, 1800, 1900, 2100, 2300, 2500, 2600, 3500, 5000 MHz (pasma 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 13 , 14, 17, 25, 26, 28, 29, 38, 40, 41, 42, 43, 46, 48, 66, 71)
  • Europa – 450, 700, 800, 900, 1500, 1800, 2100, 2300, 2600, 3500, 3700 MHz (pasma 1, 3, 7, 8, 20, 22, 28, 31, 32, 38, 40, 42, 43)
  • Azja – 450, 700, 800, 850, 900, 1500, 1800, 1900, 2100, 2300, 2500, 2600, 3500 MHz (pasma 1, 3, 5, 7, 8, 11, 18, 19, 21, 26, 28, 31, 38, 39, 40, 41, 42)
  • Afryka – 700, 800, 850, 900, 1800, 2100, 2500, 2600 MHz (pasma 1, 3, 5, 7, 8, 20, 28, 41)
  • Oceania (w tym Australia i Nowa Zelandia) – 700, 800, 850, 1800, 2100, 2300, 2600 MHz (pasma 1, 3, 7, 12, 20, 28, 40)

W rezultacie telefony z jednego kraju mogą nie działać w innych krajach. Użytkownicy będą potrzebować telefonu obsługującego wiele pasm do roamingu międzynarodowego.

Patenty

Według bazy danych o prawach własności intelektualnej (IPR) Europejskiego Instytutu Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) około 50 firm zadeklarowało do marca 2012 r. posiadanie istotnych patentów obejmujących standard LTE. ETSI nie przeprowadził jednak dochodzenia w sprawie poprawności deklaracji, więc „każda analiza istotnych patentów LTE powinna uwzględniać więcej niż deklaracje ETSI”. Niezależne badania wykazały, że około 3,3 do 5 procent wszystkich przychodów producentów telefonów jest przeznaczanych na patenty o podstawowym znaczeniu. To mniej niż łączne publikowane stawki ze względu na umowy licencyjne o obniżonej stawce, takie jak licencje krzyżowe.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Agilent Technologies, LTE and the Evolution to 4G Wireless: Design and Measurement Challenges , John Wiley & Sons, 2009 ISBN  978-0-470-68261-6
  • Beaver, Paul, „ Co to jest TD-LTE? ”, RF&Microwave Designline, wrzesień 2011.
  • E. Dahlman, H. Ekström, A. Furuskär, Y. Jading, J. Karlsson, M. Lundevall i S. Parkvall, „The 3G Long-Term Evolution – Radio Interface Concepts and Performance Evaluation”, IEEE Vehicular Technology Conference ( VTC) 2006 Wiosna, Melbourne, Australia, maj 2006
  • Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming, 3G Evolution - HSPA i LTE dla mobilnego Internetu szerokopasmowego , wydanie 2, Academic Press, 2008, ISBN  978-0-12-374538-5
  • Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, 4G - LTE / LTE-Advanced dla mobilnej łączności szerokopasmowej , Academic Press, 2011, ISBN  978-0-12-385489-6
  • Sajal K. Das, John Wiley & Sons (kwiecień 2010): Projekt telefonu komórkowego , ISBN  978-0-470-82467-2 .
  • Sajal K. Das, John Wiley & Sons (kwiecień 2016): Mobile Terminal Receiver Design: LTE i LTE-Advanced , ISBN  978-1-1191-0730-9 .
  • H. Ekström, A. Furuskär, J. Karlsson, M. Meyer, S. Parkvall, J. Torsner i M. Wahlqvist, „Rozwiązania techniczne dla długoterminowej ewolucji 3G”, IEEE Commun. Mag. , Tom. 44, nie. 3, marzec 2006, s. 38–45
  • Mustafa Ergen, Mobile Broadband: w tym WiMAX i LTE , Springer, NY, 2009
  • K. Fazel i S. Kaiser, Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems: Od OFDM i MC-CDMA do LTE i WiMAX , wydanie 2, John Wiley & Sons, 2008, ISBN  978-0-470-99821-2
  • Dan Forsberg, Günther Horn, Wolf-Dietrich Moeller, Valtteri Niemi, LTE Security , wydanie drugie, John Wiley & Sons Ltd, Chichester 2013, ISBN  978-1-118-35558-9
  • Borko Furht, Syed A. Ahson, Długoterminowa ewolucja: 3GPP LTE Radio i technologia komórkowa , CRC Press, 2009, ISBN  978-1-4200-7210-5
  • Chris Johnson, LTE w BULLETS , CreateSpace, 2010, ISBN  978-1-4528-3464-1
  • F. Khan, LTE dla mobilnej łączności szerokopasmowej 4G — technologie i wydajność interfejsu bezprzewodowego , Cambridge University Press, 2009
  • Guowang Miao , Jens Zander, Ki Won Sung i Ben Slimane, Podstawy mobilnych sieci danych , Cambridge University Press, 2016, ISBN  1107143217
  • Stefania Sesia, Issam Toufik i Matthew Baker, LTE – The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice , wydanie drugie zawierające wydanie 10 dla LTE-Advanced, John Wiley & Sons, 2011, ISBN  978-0-470-66025-6
  • Gautam Siwach, dr Amir Esmailpour, „LTE Security Potential Vulnerability and Algorithm Enhancements”, IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (IEEE CCECE), Toronto, Kanada, maj 2014
  • SeungJune Yi, SungDuck Chun, YoungDae lee, SungJun Park, SungHoon Jung, Protokoły radiowe dla LTE i LTE-Advanced , Wiley, 2012, ISBN  978-1-118-18853-8
  • Y. Zhou, Z. Lei i SH Wong, Ocena wydajności mobilności w sieciach heterogenicznych 3GPP 2014 IEEE 79th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Seul, 2014, s. 1–5.

Zewnętrzne linki