Technologia LTE

SIECI KOMPUTEROWE – WWW.EDUNET.TYCHY.PL
Technologia LTE
LTE – LONG TERM EVOLUTION
LTE (ang. Long Term Evolution) jest standardem bezprzewodowego przesyłu danych,
który często określa się, jako 4G (czwartej generacji). Do niedawna uznawane za sposób szybkiego przesyłu danych głównie dla uprzywilejowanych abonentów, którzy mieli szczęście być w
zasięgu nowoczesnych nadajników LTE obsługujących, a dziś standard ten jest już dostępny dla
większości mieszkańców Polski.
Czym jest LTE?
LTE to standard szybkiej bezprzewodowej transmisji danych, z którego korzystają smartfony, tablety i standardowe modemy, które mogą być podłączane przez USB bądź zintegrowane
z routerami, do których wystarczy włożyć kartę SIM - LTE zapewnia szybki dostęp do internetu;
jest następcą dotychczas wykorzystywanych rozwiązań 2G (GPRS oraz EDGE), 3G (HSPA oraz
HSPA+) i 3.5G (HSPA+DC).
Szybsze transfery to tylko część zalet, które LTE wprowadza. Znacznej poprawie uległo
opóźnienie przy przesyłaniu sygnału i bez większych problemów może on osiągać wartości ~20
ms (ping). 20 ms to optymistyczny scenariusz, ponieważ opóźnienie jest to związane z wieloma
czynnikami: jakością połączenia, ilością odbiorców podłączonych do stacji bazowej, warunków
atmosferycznych czy wykorzystanym urządzeniem odbiorczym.
Jednak LTE to jedynie standard, jakość i prędkość połączenia jest zależna od wielu czynników. Przeprowadzone badania udzielają odpowiedzi, że wybór operatora dostarczającego internet przez LTE ma znaczenie - oprócz miejsca zamieszkania kluczowa jest także kwestia szerokości pasma wykorzystywanego przez operatora i częstotliwości.
Opr.: Grzegorz Szymkowiak
SIECI KOMPUTEROWE – WWW.EDUNET.TYCHY.PL
Prędkość transferu w sieciach LTE
W praktyce warunki idealne nie występują i nigdy z nadajnika LTE nie korzysta wyłącznie
jeden użytkownik, więc w praktyce transfery będą zauważalnie niższe.
Zakładamy, że operator ma do dyspozycji kanał FDD o szerokości 20 MHz (czyli 20 MHz
na wysyłanie danych +20 MHz na pobieranie danych) w paśmie 1800 MHz. Szybki rzut oka na
tabelę powyżej mówi, że zapewnia to w warunkach idealnych maksymalną przepustowość 72
Mb/s. Jednak zarówno infrastruktury rodzimych operatorów jak i modemy dostarczane klientom
pracują w trybie MIMO 2×2 co przekłada się na teoretyczną prędkość 150 Mb/s na jednego
użytkownika w idealnych warunkach laboratoryjnych. Średni rzeczywisty rezultat w bardzo dobrych warunkach obecnie wynosi 32,52 Mb/s. W pływ na ten wynik ma między innymi: ilość
użytkowników podłączonych do stacji bazowej, wykorzystanie przez nich łącza, warunki atmosferyczne, moc sygnału czy urządzenie odbiorcze i jego anteny
Można wykonać kilka czynności, aby to sprzęt użytkownika nie był „wąskim gardłem” przy
przesyle danych. Przede wszystkich antena (czy też sprzęt z nią wbudowaną) powinna być tak
ustawiona, aby siła sygnału była jak największa. Najczęściej jest to przy oknie, a w przypadku
budynków piętrowych na wyższych kondygnacjach. Jeżeli działania te okażą się niewystarczające, warto pomyśleć o zewnętrznej antenie zamontowanej na dachu, ale w takim przypadku należy zadbać o modem wyposażony w odpowiednie gniazdo do jej podłączenia. Nie bez znaczenia
jest także dobór sprzętu pod kątem obsługiwanej kategorii (CAT3, CAT4 itd.), które są bezpośrednio związane z maksymalną szybkością transferu.
Modemy LTE i czas pracy na akumulatorze
Modem kojarzony jest z samodzielnym urządzeniem. Początkowo modemy wykorzystywano do połączenia DIAL-UP z internetem z prędkością 56 kbit/s. Urządzenia te ewoluowały najczęściej do urządzeń podłączanych do portu USB, do których wkłada się kartę SIM.
Modem to układ, który pozwala urządzeniom łączyć się z sieciami LTE i w tym zakresie
Qualcomm jest monopolistą w zakresie budowy takich urządzeń. Ma na to wpływ wiele czynników, głównie patentowych i konkurencja chcąc nie chcąc musi korzystać z rozwiązań oferowanych przez tę firmę.
Układy będące sercami smartfonów i tabletów to SoC (ang. System On Chip) o dużej skali
integracji, w których ogromną wagę przywiązuje się do zagadnienia energooszczędności i właśnie integracja (między innymi) pozwala to osiągnąć. W przypadku konieczności korzystania z
Opr.: Grzegorz Szymkowiak
SIECI KOMPUTEROWE – WWW.EDUNET.TYCHY.PL
modemu (w tym modemu LTE wypadku od Qualcomma), który standardowo nie jest w projekcie SoC zostaje on zamontowany obok, w oddzielnej obudowie.
Rozwój LTE
Twórcy standardu pracują nad zwiększeniem przepustowości i pomocna w tym celu na
pewno będzie agregacja pasm i wykorzystanie wielu transmisji jednocześnie. Jak to działa?
Rozwiązanie to zaimplementowano w LTE-A (LTE-Advanced) i wykorzystuje trzy częstotliwości
nośne 20 MHz w pasmach 800 MHz, 1800 MHz i 2600 MHz. Dzięki stosownemu oprogramowaniu można agregować bloki częstotliwości do 60 MHz, co pozwala w idealnych warunkach osiągnąć 450 Mb/s.
Kolejną kwestią jest optymalizowanie obciążenia sieci przez użytkowników i typem treści,
która odpowiada za znaczący ruch (podobnie jak w sieciach przewodowych) jest wideo. Pomysłem na przyspieszenie działania sieci i uniknięcia konieczności przesyłania wielokrotnie tych
samych danych jest LTE Broadcast (eMBMS). Zasada działania jest prosta: sieć rozgłasza daną treść wideo i klienci w każdej chwili mogą się podłączyć, aby tę treść pobrać. Oczywiście zasada ta nie ma zastosowania do każdego typu filmu, ale na przykład w transmisjach na żywo
sprawdzi się idealnie.
Warto wspomnieć, że gdy telefon jest połączony z siecią LTE to w momencie wykonywania
połączenia... i tak musiał przełączać się na stary standard sieci 3G. Opracowywany jest standard VoLTE, który nie tylko pozwoli nie wykonywać zbędnego przełączania między sieciami, a
ponadto pozytywnie wpłynie na jakość rozmów, do której pierwszym krokiem było HD Voice,
czyli po prostu zarówno rozmówca, jak i my będziemy brzmieć lepiej.
Opr.: Grzegorz Szymkowiak
SIECI KOMPUTEROWE – WWW.EDUNET.TYCHY.PL
BIBLIOGRAFIA
1.
LTE pod lupą PCLabu, www.pclab.pl/art68427-5.html (dostępne: 2016-02-19) - z artykułu usunięto przede wszystkim informacje związane z promowaniem konkretnej firmy oraz
określenia wartościujące)
Opr.: Grzegorz Szymkowiak