Koulutusohjelma. Mikä on LTE Advanced ja miksi sinun pitäisi tietää siitä? Lisää MIMO:ta matkaviestinnässä

Yksinkertaistettu tarina niille, jotka eivät vielä tiedä, mitä odottaa siirtymisessä LTE:stä LTE-A:han.

LTE Advanced(lyhennetty LTE-A) on seuraava askel LTE-verkkojen kehityksessä. Tämä on uusi teknologia, jonka odotetaan auttavan selviytymään langattoman dataliikenteen nopeasta kasvusta sekä parantamaan langattomien matkapuhelinverkkojen keskinopeuksia. Tämä tarkoittaa myös parempaa kattavuutta, vakaampia ja nopeampia verkkoja. Eli kyse ei ole vain siitä, että tietojen lataaminen nopeutuu.

LTE Advanced on paljon nopeampi

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tiedoista antaakseen käsityksen siitä, kuinka paljon langattoman tiedonsiirtonopeuden odotetaan kasvavan.

Teoreettisesti mahdollisia tiedonsiirtonopeuksia ei lähes koskaan saavuteta tosielämän kaupallisissa verkoissa. Todelliset nopeudet vaihtelevat eri verkoissa ja saman verkon eri kohdissa, mutta keskimäärin voimme odottaa LTE-A-verkkojen olevan vähintään viisi kertaa nopeampia kuin useimmat nykyiset LTE-verkot. Hyviä uutisia kaikille videon suoratoistosta kiinnostuneille, ainakin jos suunnitelmaan sisältyy riittävän suuri määrä tiedonsiirtoa.

Kuinka siirrymme LTE-A:han?

4G (neljännen sukupolven) matkaviestinverkkojen lanseeraus Yhdysvalloissa ei ole sujunut ongelmitta. Tosiasia on, että jotkut operaattorit päättivät markkinoinnin kiihkossa kutsua 3G-verkkojensa palveluita 4G-palveluiksi. Tämä on johtanut siihen, että LTE-verkkoja kutsutaan nykyään usein "todellisiksi 4G-verkoiksi" tai 4G LTE:ksi. Mutta itse asiassa tämä on synti totuutta vastaan. Ensimmäiset LTE-verkot eivät täytä vaatimuksia verkolle, jota ITU:n (International Telecommunication Union) mukaan voidaan pitää esimerkiksi 4G-verkona huippunopeuksilla.
Vasta nyt, kun LTE Advanced häämöttää horisontissa, voimme odottaa näkevämme ensimmäiset 4G-verkot. Katsotaanpa hieman tarkemmin, mitä voimme odottaa uusilta verkoilta.

Kuinka LTE Advanced toimii

LTE-A:n odotetaan tarjoavan operaattoreille mahdollisuuden lisätä verkkojensa kapasiteettia, parantaa käyttökokemuksen laatua ja parantaa verkkoresurssien allokointia. Tätä tarkoitusta varten käytetään koko sarjaa erilaisia teknologioita, joista monet eivät ole uusia, mutta niitä ei ole aiemmin käytetty yhtenäisessä viestintäjärjestelmässä.
Tärkeimmät perusinnovaatiot, jotka erottavat LTE-A:n LTE:stä, ovat taajuuksien yhdistäminen (CA - Carrier Aggregation), parannettu moniantennitekniikoiden käyttö (MIMO) sekä tuki tukiasemien päällekytkemisen välitystilaan (RN - Relay Nodes). .

Taajuuksien yhdistäminen tarjoaa mahdollisuuden tarjota tilaajille suurempia nopeuksia sallimalla tietojen lataamisen useilla taajuuskaistoilla samanaikaisesti. CA-tilassa oleva älypuhelimesi vastaanottaa ja yhdistää useita signaaleja samanaikaisesti, esimerkiksi kahdelta kantoaaltotaajuudella tai jopa eri taajuusalueilta. Voit yhdistää jopa 5 kantoaaltoa, joiden leveys on 20 MHz, jolloin syntyy jättimäinen "putki" tiedon pumppaamiseen jopa 100 MHz:n kaistanleveydellä.
MIMO:sta on jo kirjoitettu useammin kuin kerran, se on monisyöttö-/lähtötekniikka, joka voi lisätä tiedonsiirtonopeutta samanaikaisesti jakamalla datavirran kahden tai useamman antennin kesken. Tämä mahdollistaa tiedonsiirron spektritehokkuuden lisäämisen tai yksinkertaisesti sanottuna tavan "puristaa" enemmän irti operaattorin käytettävissä olevasta taajuusresurssista.

Välityssolmut ovat tapa lisätä nopeasti verkon peittoa alueilla, joilla ei ole tehokkaita digitaalisia tiedonsiirtokanavia. Tässä tapauksessa LTE-A-radioalijärjestelmä itse suorittaa langattoman ydinverkon toiminnon. Se on myös mahdollisuus sijoittaa pienitehoisia tukiasemia solun reunoihin parantamaan peittoa ja kapasiteettia siellä.

Mitä me tarvitsemme?

LTE-A:n katsotaan olevan taaksepäin yhteensopiva LTE:n kanssa. Et kuitenkaan voi vaihtaa "automaattisesti" LTE-A:han, vaikka palveluntarjoajasi sallii tuen tälle tekniikalle. Tarvitset uuden tilaajalaitteen (laitteet!), jossa on sisäänrakennettu siru, joka tukee LTE-A:ta. Muun muassa Qualcomm, Broadcom ja Nvidia ovat valmiita toimittamaan tällaisia siruja. Samsung voidaan todennäköisesti sisällyttää tähän luetteloon. LTE-A-tukea tukevia iPhone-laitteita ei vielä ole.

Milloin saamme LTE-A-verkot?

Maailman ensimmäinen LTE-A-verkko julkaistiin äskettäin kaupallinen hyväksikäyttö Etelä-Koreassa. Vuoden 2013 loppuun mennessä LTE-A-verkkojen määrä maailmassa tulee todennäköisesti kasvamaan entisestään, ja vuodesta 2014 alkaen LTE-A-tuen käynnistäminen tulee arkipäivää.
Tarkemmin sanottuna Verizon sanoi aloittavansa LTE-A-palvelun "pian". AT&T on maininnut suunnitelmansa käynnistää vuoden 2013 toisella puoliskolla. Aiotaan käynnistää tuki LTE-A:lle ja T-Mobile US:lle.

Kuten lähes aina kehittyneiden teknologioiden kohdalla, on edelleen erimielisyyksiä siitä, mikä on "todellinen LTE-A". Ja kuten tapahtui 4G:n kanssa, jonka usein väitetään olevan teknologioita, jotka eivät täytä ITU:n 4G-vaatimuksia, meidän pitäisi odottaa, että ensimmäiset LTE-A-verkot eivät todennäköisesti täytä ITU:n vaatimuksia.

Ei ole myöskään selvää, alkavatko operaattorit veloittaa LTE-A-palveluista lisärahaa? Monilla markkinoilla tämä on todennäköisesti vaikea toteuttaa, mutta jossain, esimerkiksi Yhdysvalloissa, tämä on erittäin todennäköinen skenaario.

Pitäisikö meidän odottaa LTE-A:n julkaisua Venäjällä? Epäilemättä. Tämä tapahtuu todennäköisesti vuonna 2013, jos Yota pitää tarpeellisena ostaa vastaava mahdollisuus Yota Networksilta, eikä MegaFon estä tätä päätöstä. Kun otetaan huomioon kaksi Yota Networksin käytettävissä olevaa taajuuskaistaa, 2x15 MHz kaista 7, on järkevää käynnistää LTE-A. Tämä avaa myös mahdollisuuden parantaa monikaistaverkko-operaattoreiden tarjoamaa palvelua - sellaisia tulee pian Venäjälle (niitä on jo ilmestynyt, jos lasketaan FDD LTE:n ja TD LTE:n yhdistelmä). Jos ei vuonna 2013, niin melkein varmasti vuonna 2014, ja silloin saapuu monenlaisia LTE-A-päätteitä.

Vain muutama vuosi sitten tekniikkaa LTE(Long Term Evolution) oli uteliaisuus, joka on saatavilla vain muutamissa edistyneimmissä maissa. Nykyään suurin osa maailmasta käyttää sitä, myös Venäjä, ja olemme jo alkamassa tottua mahdollisuuteen katsoa verkkovideoita turvallisesti liikkeellä ollessa. Mutta kehitys ei pysähdy. Katsotaanpa horisontin taakse ja kuvitellaan, millaista mobiili Internet on lähitulevaisuudessa. Mikä korvaa LTE:n?

Meidän avustajamme

Emme olleet yksin totuuden etsimisessä. Projekti valmistettiin yrityksen teknisten asiantuntijoiden tuella " VimpelCom"(Beeline), joka auttoi meitä löytämään tarvittavat tiedot ja tarjotaan Mielenkiintoisia seikkoja. Kiitos kaverit. Ja nyt sukeltamme tulevaisuuteen, aloittaen lähimenneisyydestä.

1. LTE:n syntymä

Tekniikat kehittyvät kovaa vauhtia ja täysin erilaisilla ihmisen toiminnan aloilla: lääketieteessä, kulutuselektroniikassa, energiassa ja tietysti matkaviestinnässä. Nykyään videoiden katsominen YouTubesta älypuhelimella, jossain keskellä kaupunkia tai jopa maalla oleminen ja mobiiliverkon käyttö tähän on aivan normaalia ja tuttua. Mutta vain 10 vuotta sitten harvat olisivat voineet haaveilla tällaisesta ylellisyydestä edes kiinteässä kotiinternetissä. Keskimääräiseksi ilmanopeudeksi on helppo saada 5–10 Mbit/s! Mutta 10 vuotta sitten 256–512 Kbps:n (20 kertaa vähemmän) Internet-yhteys kotona oli luksusta, joka oli saatavilla vain harvoille. En edes halua muistaa sen ajan mobiili-internetiä.

Venäjästä tuli yksi ensimmäisistä maista, jossa Yotan ponnisteluilla kaupallinen LTE-verkko lanseerattiin. Tämä tapahtui vuonna 2011, mutta tuolloin Moskovan lähistöllä oli vain 11 tukiasemaa, ja oli liian aikaista puhua minkäänlaisesta tekniikan massatoteutuksesta. LTE-tuella varustettujen älypuhelimien määrä Venäjän markkinoilla oli silloin nolla. Mutta vuonna 2014 neljännen sukupolven matkapuhelinverkkojen täysimittainen lanseeraus tapahtui kolmen suuren operaattorin osallistuessa. Jopa verrattuna erittäin nopeisiin 3G- ja HSPA+-verkkoihin, uusi tekniikka osoitti nopeuden ihmeitä, eikä mitään muuta ilmeisesti tarvita. Siitä huolimatta vielä kehittyneempien mobiiliteknologioiden kehittäminen ja järjestelmällinen käyttöönotto on jo käynnissä, mitä käsittelemme alla.

2. Lähitulevaisuus. LTE-Advanced

Jotenkin olemme tottuneet näkemään LTE:n 4G-standardina, eli nämä ovat oletettavasti neljännen sukupolven matkapuhelinverkkoja, mikä ei ole täysin totta. Tämä johtuu mainonnasta. Itse asiassa tämä standardi ei nopeusominaisuuksiltaan täytä konsortion teknisiä vaatimuksia 3GPP Ja Kansainvälinen televiestintäliitto(ITU, ITU) otettu käyttöön uudelle sukupolvelle matkapuhelinviestintä. Mutta HSPA+:n, LTE:n ja nyt unohdetun WiMAXin tuomat vaikuttavat markkinointipaineet ja parannukset pakottivat ITU:n antamaan luvan merkitä mainitut tekniikat 4G:ksi (kyllä, HSPA+ on myös 4G). Mutta silti olisi oikeampaa kutsua LTE:tä 3,5G-sukupolveksi, mutta LTE-Advanced täyttää jo täysin vastuullisten organisaatioiden vaatimukset ja on todella 4G-standardi. Mutta sekaannusten välttämiseksi sitä kutsutaan Todellinen 4G(Real 4G) ja juuri tämä tekniikka tulee korvaamaan LTE:n lähitulevaisuudessa.

Katsotaanpa ensin LTE-Advancedin nopeusominaisuuksia verrattuna LTE:hen. Jälkimmäinen mahdollistaa lähellä ihanteellisia radio-olosuhteissa huippunopeuksia 150 Mbit/s, kaupunkiolosuhteissa se on lähes aina jopa 50 Mbit/s, mikä on myös siistiä. Valitettavasti LTE:n huippunopeus on hyvin harvinainen ilmiö maailmassa, ja mitä enemmän tilaajia verkossa on, sitä kauempana todelliset nopeudet ovat huipusta. LTE-Advanced-verkossa tiedon latausnopeus puolestaan voi saavuttaa huipussaan 1 Gbit/s (demonstraatiotesteissä saavutettiin todellinen nopeus 450 Mbit/s), vaikka todellisuudessa yli 100:aan ei kannata laskea. Mbit/s, kyllä Enempää ei toistaiseksi tarvita.

Tärkeämpää on se, että kyseessä oleva teknologia mahdollistaa solukkoverkon tehokkaamman käytön ja nopean sen suorituskyvyn lisäämisen monin eri tavoin, mukaan lukien femtosoluja ja pikosoluja käyttämällä. Eli operaattorit voivat helposti ja melko nopeasti parantaa verkkojensa laatua käyttämällä olemassa olevia kapasiteettia ja täydentämällä niitä edullisilla tukiasemilla. Kaikki laitteet ovat jo saatavilla ja perusteellisesti tutkittu.

Teknisesti LTE-Advancedia ei voida kutsua täysin uudeksi, koska itse asiassa tämä aloite yhdistää useita tekniikoita, jotka ovat olleet saatavilla markkinoilla useita vuosia:

Operaattorin yhdistäminen- operaattorin yhdistäminen.
Koordinoitu monipiste mahdollistaa laitteen yhdistämisen samanaikaisesti useisiin tukiasemiin ja nopeuttaa lähetysnopeutta lataamalla tai lähettämällä tietoja useisiin streameihin.
Parannettu MIMO- useiden vastaanotto- ja lähetysantennien käyttö. Tässä tapauksessa tämä on tuki MIMO 8x8:lle downlink-suunnassa (tukiasemalta matkaviestimille) ja MIMO 4x4:lle uplink-suunnassa (matkaviestimestä tukiasemaan).
Releen solmut- tuki relesolmuille. Ne voivat tehokkaasti sulkea peittovälit ja parantaa radio-olosuhteita solun reunoilla oleville käyttäjille.

Yhdessä nämä tekniikat mahdollistavat langattoman Internetin nopeuden lisäämisen, yhteyden vakauden parantamisen ja yleensä tekevät Internetissä työskentelystä paljon mukavampaa, mukaan lukien olosuhteet, joissa liikut suurella nopeudella (esimerkiksi autossa). , bussi tai juna). Viimeinen vivahde on erittäin vakava rajoitus 3G-verkoille, koska se heikentää huomattavasti viestinnän laatua. Lisäksi LTE-Advanced tarjoaa minimaaliset viiveet pakettien lähetyksessä, jopa 5 ms. Eli voit pelata nettipelejä mukavasti mobiiliverkon kautta.

Puheensiirron osalta, kuten LTE:n tapauksessa, on mahdollista työskennellä VoIP-tilassa tai käyttää tätä varten rinnakkain 2G/3G-verkkoja. Jälkimmäinen vaihtoehto on juurtunut Venäjällä, vaikka edistyneempään VoLTE:hen (eli VoIP:hen) siirtyminen on käynnissä.

Pääsyy LTE-Advancedin nopeaan käyttöön on kyky käyttää olemassa olevia verkkoja ja laitteita True 4G:n käyttöönottoon. Lisäksi, Yota oli ensimmäinen maailmassa, joka lanseerasi tämän tekniikan kaupalliseen verkkoon, mikä tapahtui jo vuonna 2012. Työssä oli mukana 12 tukiasemaa, jotka eivät tietenkään kyenneet tarjoamaan käyttäjille tekniikan etuja. Helmikuussa 2014 Megafoni lanseerasi LTE-Advanced-verkon Garden Ring of Moscow -alueella, joka yhdistää taajuudet yhdeksi kaistaksi, millä on hyvä vaikutus suurimman mahdollisen nopeuden lisäämiseen, mutta sillä on vain vähän vaikutusta käyttökokemukseen (nämä maksiminopeudet ovat käytettävissä vain perinteisessä 30 metrin päässä BS:stä). Ja saman vuoden elokuussa se toimi heti Beeline ja käynnisti LTE-verkon Moskovassa, joka yhdistää taajuudet kahdelta kaistalta - Band 7 (2,6 GHz) ja Band 20 (800 MHz) - maksiminopeudella jopa 115 Mbit/s tilaajaa kohti (tämä on noin 14 Mt/s - kuin kotona johdolla). Ylä- ja alakaistojen yhdistäminen yhdeksi kanavaksi on ihanteellinen osoitus LTE-Advancedista: sen avulla voit yhdistää suuret nopeudet hyvään peittoon. Tarkasteltavana olevan tekniikan taustalla on mahdollisuus useiden taajuuksien yhdistämiseen ja samanaikaiseen käyttöön. Käytännössä tämä on mahdollista 2 tai 3 kaistalla tulevaisuudessa, jolloin operaattori voi yhdistää kaikki käytettävissä olevat taajuutensa organisoidakseen viestintäkanavan yhden tilaajan kanssa.

LTE-Advanced-verkkoja otetaan aktiivisesti käyttöön tänään ja niiden kykyjen pitäisi kestää pitkään. Operaattoreiden tehtävänä ei itse asiassa ole nyt hidastaa, kasvattaa kalustoaan, parantaa tarjottavien palvelujen laatua ja laajentaa verkkojensa kattavuutta. Riittävän suurella tukiasemien tiheydellä LTE-Advanced voi hyvinkin korvata langallisen kodin Internet, ja tämä on lähitulevaisuuden asia.

Vaikka tämä on tulevaisuutta saatavilla jo Venäjän suurimmissa kaupungeissa. Tarkemmin sanottuna näin Beeline kommentoi LTE-Advancedin käyttöönottoa ja mobiiliteknologian kehitystä Venäjällä yleisesti:

Nykyään yksi LTE-A-tekniikoista - Carrier Aggregation (kantoaaltojen yhdistäminen) on saatavilla Beeline-verkossa kaikkialla Moskovassa. Ja asiakkaamme, jotka omistavat 4G+-tuella varustettuja älypuhelimia, käyttävät sitä jo aktiivisesti. LTE-A ei kuitenkaan ole vain taajuuskaistojen yhdistämistä. Yrityksemme mahdollisuudet tämän alueen kehittämiseen ovat paljon suuremmat! Verkkomme ovat jo valmiita lanseeraamaan lähes kaikki LTE-A:han liittyvät teknologiat. Ei jää muuta kuin odottaa niitä tukevien tilaajalaitteiden markkinoille tuloa.

On syytä huomata, että tämän tekniikan kehitys tapahtuu samanaikaisesti 3G- ja 4G-verkkojen tehon lisääntymisen kanssa. Vuonna 2014 LTE-asemien määrä pelkästään Moskovassa kasvoi 2,7-kertaiseksi! 3G-verkkoa ei vain jatketa, vaan sitä myös modernisoidaan. Esimerkiksi DC-HSPA+ on jo 42 Mbit/s, ei 3 tai 7 Mbit/s, kuten se oli useita vuosia sitten.

Jos puhutaan LTE:n käyttöönotto muilla Venäjän alueilla, silloin tilanne on hieman monimutkaisempi kuin Moskovassa, mutta myös yritykset työskentelevät tähän suuntaan. Asiantuntijat näkevät tilanteen seuraavasti:

Tällaisten teknologioiden leviäminen riippuu pääsääntöisesti kahdesta tärkeästä tekijästä: venäläisiä LTE-A-taajuuksia tukevien tilaajalaitteiden saatavuudesta ja itse vapaista taajuuksista. Tällä hetkellä Venäjän vempainmarkkinat eivät voi ylpeillä laajalla valikoimalla älypuhelimia, joissa on LTE-A-tuki, toisin sanoen tällaisten mallien lukumäärä voidaan laskea yhdellä kädellä. Toisaalta ongelmana on myös sopivien taajuuksien saatavuus. Carrier Aggregation ideaalisessa muodossaan on kaikkien operaattoritaajuuksien yhdistelmä. Armeija ja ilmailu voivat kuitenkin käyttää taajuuksia. Siksi LTE-A-tekniikan käyttöönotto muilla alueilla riippuu toimenpiteistä taajuuksien vapauttamiseksi. SISÄÄN tällä hetkellä tekniikka toimii jo vapailla 800-kaistan taajuuksilla Moskovassa.

Muuten, jo Long Term Evolution -teknologian nimi tarkoittaa " Pitkäaikainen kehitys", joten standardi kehitettiin alun perin vuosia etukäteen, mutta ihminen ei pysy paikallaan, ja ennemmin tai myöhemmin tulee uusia tekniikoita, jotka muuttavat maailman. Puhumme niistä alla.

3. Seuraava askel, vallankumouksellinen

Pitäisikö meidän odottaa jonkinlaista vallankumouksellista läpimurtoa mobiilidatateknologiassa lähitulevaisuudessa? Esimerkiksi televerkkojen perinteisestä arkkitehtuurista luopuminen, jonka perusta luotiin ensimmäisen sukupolven standardien (NMT, GSM) kehittämisessä? Ehkä tällainen harppaus tapahtuu vuoden 2020 jälkeen viidennen sukupolven matkaviestinverkkojen myötä.

Toistaiseksi tästä tiedetään vain vähän, koska tänään olemme vasta todistamassa niiden teknologioiden ilmaantumista, jotka muodostavat tulevaisuuden langattoman Internetin perustan. Jopa virallinen standardi 5G ei edelleenkään ole olemassa. Tulevaisuuden matkaviestinverkot kehittyvät kuitenkin jo useisiin suuntiin. Keskustellaan niistä.

Mitä 5G antaa meille? Ensinnäkin tämä on toinen harppaus tiedonsiirtonopeudessa, ainakin suuruusluokkaa. Lisäksi viiveet pyyntöjen käsittelyssä vähenevät ja verkon kapasiteetti kasvaa merkittävästi (enemmän yhteyksiä ja lisääntynyt tiedonsiirtomäärä jopa yhden tukiaseman sisällä).

Toinen tärkeä kohta- keskittyen tilaajaan, ei tukiasemiin. Nykyään, jos henkilö näkee heikon verkkosignaalin, hän yrittää siirtyä lähemmäs tukiasemaa parantaakseen viestinnän laatua. Ja parhaalla mahdollisella signaalilla ja verkon minimaalisella kuormituksella, käyttäjä ei silti saa suurinta mahdollista nopeutta, vaan vain jonkin keskimääräisen vaihtoehdon. Kyse on tekniikan rajoituksista, mikä ei tarkoita tilaajien yksilöllistämistä. 5G-verkoissa on odotettavissa ns. älykkäiden antennien käyttöä, jotka pystyvät muuttamaan säteilykuviota tilaajien tarpeiden mukaan tietyissä olosuhteissa. Vähimmäismäärällä tilaajia heille lähetetään dataa kapeasti suunnattua kanavaa pitkin, mikä lisää tiedonsiirtonopeutta.

Kehitystä tulee myös jatkossa MIMO-tekniikkaa. Nyt LTE-verkot käyttävät pääasiassa 2x2-kokoonpanoja, eli kahta antennia tiedonsiirtoon tukiasemassa ja kahta vastaanottoon tilaajalaitteessa. 5G-verkoissa niiden määrää suunnitellaan lisäävän merkittävästi tiedonsiirtonopeuden lisäämiseksi. Toinen tapa tehdä tämä on lisätä taajuuskanavan leveyttä. Koska operaattorit ovat jo ”paljoa” tällä hetkellä käytössä olevilla taajuusalueilla (jopa 20 MHz jatkuvaa spektriä on luksusta), on siirryttävä korkeammalle alueelle - jopa millimetrin aallot(30 GHz ja enemmän). Sinun on kuitenkin muistettava, että toimintataajuuden kasvaessa radioaaltojen etenemisen ominaisuuksien vuoksi viestintäalue pienenee, mikä voi asettaa useita rajoituksia (solun koko pienenee). Toisaalta jatkuvaa pinnoitetta ei tarvitse tehdä kaikilla alueilla.

Luonnollisesti uudet matkaviestinverkot tarkoittavat paitsi banaalista kapasiteetin ja nopeuksien lisäystä, myös käytettävissä olevien resurssien tehokasta käyttöä. Esimerkiksi konseptin toteuttaminen laitteesta laitteeseen(laitteelta laitteelle). Tilanne on tuttu, kun ihmiset ovat lyhyen etäisyyden päässä toisistaan, vaikkapa 10–20 metrin päässä, ja samalla he joutuvat kommunikoimaan puhelimitse tai siirtämään dataa matkapuhelinverkon kautta. Mainittu konsepti sisältää laitteiden vuorovaikutuksen suoraan, ja vain puhelutariffit kulkevat verkon kautta, mikä helpottaa suuresti tukiasemien kuormitusta.

Turvallisuus ihmisten terveydelle ja energiatehokkuus ovat myös tärkeitä elementtejä tulevaisuuden verkostoissa, mutta ne ovat jo yksityiskohtia.

Mikä 5G meillä on jo tänään?? Valtava tiedonsiirtonopeus, joka on toistaiseksi saavutettu vain laboratorio-olosuhteissa, mutta tästä kaikki aiemmat standardit alkoivat. Niin Samsung Electronics kehittää aktiivisesti omaa 5G-standardiaan, jossa se on saavuttanut tiedonsiirtonopeuksia 7,5 Gbps(940 MB/s) kiinteällä yhteydellä ja 1,2 Gbps(150 MB/s) nopeudella liikkuvassa autossa 150 km/h.

Viidennen sukupolven matkapuhelinverkossa korealainen yritys käyttää taajuutta 28 GHz, ja hän on kehittänyt tätä suuntaa useiden vuosien ajan. Ensimmäinen julkinen demonstraatio järjestettiin vuonna 2013, ja sitten Samsung esitteli langattoman tiedonsiirron tuloksen 5G-verkossa 1 Gbit/s tasolla - tämä oli ennätys, jonka se on nyt ylittänyt 7,5-kertaisesti.

Etenkään Eurooppa ei ole jäljessä aasialaisista Ericsson on jo kehittänyt useita teknologioita, joilla on kysyntää tulevissa matkapuhelinverkoissa. Se on noin 5G-LTE-kaksoisyhteys Ja 5G monipisteyhteys. Ensimmäinen mahdollistaa sen, että laite voi muodostaa yhteyksiä LTE- ja 5G-verkkoihin kertakytkentätilassa saumattoman siirtymisen toteuttamiseksi niiden välillä. Tämä on tärkeää eri taajuusspektrien tukemiseksi ja kahden standardin tehokkaan samanaikaisen toiminnan kannalta. Kun otetaan huomioon 5G-solujen mahdollisesti pieni koko, tällaisten verkkojen ei pitäisi odottaa maailmanlaajuista kattavuutta niiden ensimmäisten vuosien aikana. Tässä on hyödyllinen mahdollisuus käyttää kahta standardia saumattomasti samanaikaisesti.

Mitä tulee 5G monipisteyhteys, tämä on jo yksi vain uuden standardin teknologioista. Sen avulla laite voi muodostaa yhteyden samanaikaisesti kahteen tukiasemaan ja lisätä siirtonopeutta lataamalla tietoja useissa virroissa. Tosiasia on, että kykyä lisätä verkon kapasiteettia lisäämällä erityyppisiä tukiasemia 5G:n tapauksessa hyödynnetään vielä aktiivisemmin kuin LTE-Advancedissa ja 5G Multipoint Connectivity voi muodostua avainteknologiaksi tiedonsiirtonopeuksien lisäämisessä.

Valitettavasti Samsung ja Ericsson vetäytyvät kukin omaan suuntaansa ja käyttävät eri tekniikoita tiedonsiirtoon. Eurooppalaisille nämä ovat taajuudella toimivia tukiasemia 15 GHz. Tähän mennessä Ericsson on pystynyt saavuttamaan huippunopeuden laboratorio-olosuhteissa 5 Gbps toimivassa 5G-verkossa.

Mutta on myös kiinalainen Huawei omalla päätöksellään, mutta hän ei ole vielä laajentanut asiaa. Yleisesti ottaen meillä on tällä hetkellä taas useita potentiaalisia 5G-standardeja, jotka voivat tulevaisuudessa vain vaikeuttaa kuluttajien ja päätelaitteiden valmistajien elämää, jos ne otetaan käyttöön samanaikaisesti. Toisaalta joitakin uuden sukupolven teknologioita voidaan testata olemassa olevissa verkoissa tai ne otetaan käyttöön lähitulevaisuudessa. Lisäksi, Venäjä on myös aktiivisesti mukana 5G:n kehittämisessä:

"VimpelCom" VimpelCom Oy -konsernin tasolla. osallistuu aktiivisesti 5G-verkkostandardien suositusten muodostamiseen NGMN:n puitteissa ja tekee yhteistyötä suurten verkkolaitetoimittajien kanssa tähän suuntaan. 5G-verkkojen rakentamisesta on liian aikaista puhua, paljon on vielä avoimia kysymyksiä standardoinnin kanssa. Mutta voimme jo nyt turvallisesti puhua 5G-verkoissa käytettävien elementtien ja mekanismien tuomisesta olemassa oleviin verkkoihin. Erityisesti operaattorien yhdistäminen eri taajuuksilta ja eräät muut toiminnot, jotka muodostavat 5G-verkkojen perustan, ovat jo todellisuutta VimpelComille.
Kommentti Beeline-asiantuntijoilta

Mutta haluaisin jonkinlaista globalisaatiota, ja Teslan johtaja ja eksentrinen miljardööri Sir työskentelevät tähän suuntaan Richard Branson. Ne ovat kilpailijoita toisilleen ja Muskin kehitys näyttää lupaavammalta käsiteltävän aiheen puitteissa.

4. Globaali Internet

Branson ja hänen projektinsa OneWeb sisältää 700 satelliitin laukaisemisen matalalle kiertoradalle (1200 km) Internetin tarjoamiseksi vaikeasti saavutettaviin paikkoihin planeetalla ja kolmannen maailman maihin, joissa perinteisten matkaviestin- ja valokuituverkkojen kehittäminen on ongelmallista. Yleisesti ottaen puhumme maailmanlaajuisesta pääsystä verkkoon, jota voidaan käyttää Amazonin tiheässä viidakossa ja tuhansien metrien korkeudessa merenpinnan yläpuolella vuoristossa ja missä tahansa lentokoneessa. Jos projekti käynnistyy onnistuneesti, niin satelliittien määrä voidaan nostaa 2 400:aan. Totta, Branson ei mainitse tiedonvaihtoon käytettävistä teknologioista, mutta hän ei aio vetää jalkojaan projektin kanssa. Nämä voivat siis olla olemassa olevia LTE-Advanced-kehityksiä. Tällä hetkellä hankkeen budjetti on asetettu 2 miljardia dollaria.

puolestaan Elon Musk ei ole kiirettä ja ilmoittaa, että hänen vastaavanlainen yritys alkaa aikaisintaan vuonna 2020 ja hän aikoo sijoittaa vähintään 10 miljardia dollaria. Ajatus on sama - ympäröidä planeetta satelliittiverkostolla matalalla kiertoradalla, mutta Teslan ja SpaseX:n johtaja puhuu välittömästi globaalista Internetistä, ei vaikeasti saavutettavien paikkojen peittämisestä verkolla. Lisäksi hankkeen päätavoitteena on tarjota kommunikaatiota tulevalle Marsin kaupungille ja ansaita rahaa sen kehittämiseen. Kyllä, Musk ei tuhlaa aikaansa pikkuasioihin. Jos aiomme tehdä sähköauton, se on maailman paras. Jos luot avaruusaluksia, ne ovat uudelleenkäytettäviä ja Marsiin matkustamista varten.

Joten ottaen huomioon kaikki edellä mainitut, meidän pitäisi luottaa uusimpien tietoliikennetekniikoiden käyttöön Muskin satelliiteissa, ja niistä voi hyvinkin tulla perusta planeetan tulevalle maailmanlaajuiselle Internet-järjestelmälle.

Nykyään, kun maailma pyrkii globalisaatioon ja Internet virtualisoi monia prosesseja, jotka viime aikoihin asti olivat saatavilla vain yli miljoonan asukkaan kaupungeissa, tämä [globalisaation] kysymys on erityisen tärkeä. Teknologia ei voi vain kasvattaa liiketoimintaa ja helpottaa viestintää. Heidän roolinsa on paljon suurempi. Ja yksi komponenteista on sosiaalinen.

Vallankumouksen kaltaisia muutoksia matkaviestintä, muuta kaikkea. Siten ne ovat jo pitkään vaikuttaneet siihen, että aiempi verkon määritelmä, joka kuulosti "tietokoneiden ja palvelimien yhdistämiseltä kaapeleiden avulla", muuttui merkityksettömäksi. Mitään ihmettä tässä ei ole: älypuhelimen kautta verkkoon kytkeytyvien ihmisten määrä kasvaa jatkuvasti, mikä näkyy matkaviestinverkkojen rajattomana laajentumisena. 5G on kaukainen tavoite teollisuudelle, joka ilmoitti viime vuonna suunnitelmastaan luoda tällainen langaton superverkko, joka ottaisi käyttöön maailmanlaajuisesti vuodesta 2020 alkaen ja työntäisi langallisen Internetin syrjään suorituskyvyn ja tilaajamäärien perusteella.

Olemassa olevien verkkojen kehittäminen ei kuitenkaan pysähdy: verkkolaitetoimittaja Cisco totesi, että vasta vuonna 2015 liikennettä mobiili internet kasvoi 74 prosenttia. Ja vuoteen 2020 asti samanlaista kasvua havaitaan joka vuosi. Syynä tähän ovat käyttäjät, jotka eivät vain surffaa Internetissä, vaan käyttävät myös palveluita, joilla on suuri määrä siirrettyä dataa, esimerkiksi videodatavirtoja. Jotta he voivat tehdä tämän, nopea radiotekniikka LTE tarjoaa käyttöön taajuuskaistoja DSL:n "toisella puolella".

Le Max Pro on ensimmäinen älypuhelin, joka on varustettu lippulaiva Qualcomm Snapdragon 820 -prosessorilla ja X12-modeemilla

Lataa nopeudella 1000 Mbps

Vaikka liittovaltion hallitus aikoo tarjota jokaiseen kotiin 50 Mbps kaapelilaajakaistan vuoteen 2018 mennessä, Vodafonen (matkapuhelinoperaattorin) johtaja haaveilee yrityksensä "gigabitin" siirtymisestä jo vuonna 2017. Tällaiset unelmat toteutuvat LTE-teknologian seuraavan kehitysvaiheen ansiosta, jonka standardointikonsortio (3GPP) hyväksyy tämän vuoden maaliskuussa: nykyistä LTE Advanced -standardia seuraa LTE Advanced Pro.

Samsung Galaxy S7 -älypuhelimen Exynos-prosessorissa on sisäänrakennettu modeemi, joka kaksinkertaistaa nopeuden LTE-verkossa

"Pro"-lyhenne lupaa muutakin kuin vain gigabitin nopeuksia. 5G:hen siirtymisenä tämä standardi imee aiemmat radiostandardit, kuten GSM, häiriten tekniikkaa. langattomat nettiyhteydet, syrjäyttää osittain vanhoja ja täyttää uusia käyttöalueita, esimerkiksi automatisoitua ajamista. Asiakkaille, toimittajille ja laitetoimittajille tämä tarkoittaa, että toimista pidättäytyneistä tulee hyvin nopeasti ulkopuolisia.

Vallankumous alkaa modeemista

Monet älypuhelimen ostajat saavat pian ensimakunsa LTE Advanced Prosta Samsung Galaxy S7:n muodossa. Samsung yhtiö viime vuodet on jo tottunut käyttäjät siihen, että sen lippulaivamallit käyttävät eniten nykyaikaiset tekniikat. S7-malli on varustettu eri prosessoreilla alueesta riippuen: joko Qualcomm Snapdragon 820 tai Samsung Exynos 8890.

LTE-teknologiasanasto

> Kvadratuuriamplitudimodulaatio (QAM): tämä parametri määrittää samanaikaisesti lähetettyjen bittien lukumäärän, esimerkiksi 256 QAM = 8 bittiä, 64 QAM = 6 bittiä ja 16 QAM = 4 bittiä.

>MIMO: tietojen samanaikainen lähettäminen ja vastaanotto useiden antennien avulla. Mitä suurempi suhde (esimerkiksi 4x4), sitä suurempi on kokonaistiedonsiirtonopeus.

>LTE-U/LAA-LTE: LTE lähettää lisäksi dataa langattomilla taajuuksilla 5 GHz:n kaistalla.

> LWA: LTE-modeemi ja WLAN-reititin yhdistävät tiedonsiirron.

Molemmissa prosessoreissa on oma integroitu LTE-modeemi, joka ennakoi LTE Advanced Pron ydininnovaatioita. Uuden Qualcomm-X12-modeemin ominaisuuksien yleiskatsaus näyttää, mitä asiakkaat voivat odottaa. Tämä ei koske vain Galaxy-malleja, vaan melkein kaikkia älypuhelimia: Qualcomm-prosessorit on sisäänrakennettu vain kolmasosaan kaikista olemassa olevista matkapuhelimista, mutta lähes kaikki älypuhelimet (mukaan lukien iPhone) muodostavat yhteyden Internetiin Qualcomm-modeemien kautta.

Nykyaikainen iPhone 6s on käytännössä käyttänyt LTE-verkon ominaisuudet loppuun. Sen ei-uusi X7-modeemi saavuttaa 300 Mbit/s nopeuden ladattaessa tietoa Internetistä ja 50 Mbit/s nopeudesta ladattaessa. X12-malli lupaa maksiminopeuksia kaksi ja jopa kolme kertaa suurempia, nimittäin 600 ja 150 Mbps.

Edellytyksiä tällaiselle nopeuden lisäämiselle ovat useat innovaatiot. Ensinnäkin on huomattava, että LTE-teknologia käyttää ns. "Kvadratuuriamplitudimodulaatio" (QAM), jonka avulla kuhunkin signaaliin voidaan koodata useita bittejä samanaikaisesti. Näin ollen ensimmäinen innovaatio on parannettu modulaatio, joka asetetaan kantoaaltosignaalin päälle. Nykyaikainen LTE-verkko käyttää QAM 16 -parametria lataamiseen; tämä tarkoittaa, että kullekin kantoaalolle lähetetään 4 bittiä. Saapuva kanava on QAM 64, joka vastaa 6 bittiä. Näin iPhone 6s -modeemi toimii. Samsung Galaxy S7:n X12-malli "toimii" kovemmin: se lähettää QAM 64:n kautta ja vastaanottaa dataa QAM 256:n kautta, 8 bittiä operaattoria kohden. Tämän ansiosta X12 lataa kolmanneksen enemmän dataa samalla kaistanleveydellä.

Lisäksi X12 voi käyttää suurempaa kaistanleveyttä verrattuna iPhonen X7:ään. LTE Advancedin käyttöönoton myötä älypuhelimet voivat lähettää ja vastaanottaa dataa samanaikaisesti useilla taajuuskaistoilla. Tätä tekniikkaa kutsutaan Carrier Aggregationiksi. iPhonen X7-modeemi saapuvaa kanavaa varten voi yhdistää enintään kaksi taajuusaluetta, joista kukin kattaa 20 MHz; tämä tarjoaa 150 Mbps nopeuden. X12:lla parannetun QAM-parametrin ansiosta nopeus voi olla 200 Mbit/s; se voi myös yhdistää kolme taajuuskaistaa.

Tiedonsiirto langattomilla taajuuksilla

Datan latausnopeus 20 MHz taajuudella
> Modeemi X7: 64 QAM (6 bittiä) ilman MIMOa = 150 Mbps
> Modeemi X12: 256 QAM (8 bittiä) ja 2x2 MIMO = 400 Mbps

Uuvien LTE Advanced -ominaisuuksien lisäksi X12-modeemi sisältää myös ominaisuuksia tulevaa "Pro"-laajennusta varten. Näitä ovat LTE-U (voimassa Yhdysvalloissa) ja LAA-LTE (voimassa Euroopassa) tekniikat. Molemmat lyhenteet edustavat ajatusta LTE-verkon siirtämisestä 5 GHz:n kaistalle, joka valitettavasti on jo langattomien reitittimien käytössä. Matkapuhelinoperaattoreiden käytössä on yhteensä 19 taajuuskaistaa, kukin 20 MHz leveä, joita ne voivat käyttää oman harkintansa mukaan. Toisin kuin tavalliset LTE:hen hyväksytyt kaistat, niitä ei tarvitse ostaa suurella rahalla. Eurooppalainen LAA-LTE-järjestelmä ei luo edellytyksiä häiriöille, sillä se toimii "Listen before Talk" -periaatteella: dataa lähetetään vain langattoman verkon taukojen aikana.

Tekniikka on suunniteltu latauskiihdyttimeksi, jonka pitäisi ennen kaikkea parantaa vastaanottoa rakennuksissa ns. "pienet solut" (pienet solut). Vuoden 2015 lopussa Qualcomm ja Deutsche Telekom suorittivat onnistuneesti LAA-LTE-tekniikan kenttätestit. Bruno Jacobfeuerborn, Tekninen johtaja Telekom luokittelee LAA-LTE:n "avainteknologiaksi". X12 hallitsee vain amerikkalaista LTE-U-versiota, mutta Qualcomm ilmoitti vuonna 2016 saapuvansa X16-modeemin, joka tukee LAA-LTE-tekniikkaa.

LTE- ja WLAN-tekniikoiden on oltava vuorovaikutuksessa suoraan. Tämä idea sisältyy seuraavaan X12-innovaatioon: LTE + Wi-Fi Link Aggregation (LWA) -standardi tarjoaa mahdollisuuden lähettää tietoja samanaikaisesti WLAN- ja LTE-verkossa, jos älypuhelimet on rekisteröity molempiin verkkoihin. Sen lisäksi, että LTE-lähetin välittää tietoja suoraan älypuhelimeen, se luo langattoman yhteyden reitittimen kautta, joka myös muodostaa yhteyden älypuhelimeen. Epäsuora tiedonsiirto reitittimen kautta toimii periaatteessa samalla tavalla kuin VPN-tunneli - LTE-signaalin kautta.

Uusi tekniikka LTE Advanced Prolle

Tuleva LTE Advanced Pro -standardi ylittää kuitenkin sen, mitä X12-modeemi voi tarjota. Se laajentaa mahdollisuuksia yhdistää kanavia viideltä sallitulta taajuusalueelta LTE Advancedissa maksimiarvoon 32, eli "sammuttaa taajuuden nälkää". Katsaus kanavien tulevaan jakautumiseen osoittaa, että vuodesta 2017 alkaen tilaaja voi käyttää paljon enemmän kuin viisi kaistaa. Tässä tapauksessa 700 MHz kaista ohjataan DVB-T:stä LTE:hen. Tätä tarkoitusta varten on LAA-LTE:n ohella lisätoimintoja: Vodafone ja Telekom ovat varanneet itselleen yhden 20 MHz:n lohkon koko 1500 MHz:n kaistalta. Tällä alueella on rajoitus: voit joko ladata tai lähettää sen tietoja, mutta et voi tehdä sitä samanaikaisesti.

Vielä enemmän mahdollisuuksia tarjotaan, jos operaattorit poistavat 2G GSM-tekniikan käytöstä 900 MHz:n kaistalla. Venäjälle tämä kuulostaa edelleen epätodennäköiseltä, mutta Sveitsin markkinajohtaja Swisscom aikoo sulkea GSM-tekniikan vuoden 2020 lopussa. LTE:n kyltymätön "nälkä" vaatii uusia uhreja.

Testilaitteet (laatikon kokoiset) osoittavat gigabitin LTE:n ja MIMO:n integroinnin matkapuhelimiin monimutkaisuuden

Lisää MIMO:ta matkaviestinnässä

Moniantennitekniikka (MIMO) voi lisätä tiedonsiirtonopeuksia LTE-verkoissa. MIMO-tekniikkaa käytetään nykyään useimmissa langattomissa reitittimissä. Ideana on lähettää kaksi signaalia samoilla taajuuksilla avaruudessa erotetuilla antenneilla. Lyhyellä etäisyydellä (asunnossa) nämä signaalit saapuvat vastaanottimeen siirtymällä eivätkä mene päällekkäin. Matkaviestinnällä on kuitenkin pidempi kantama, mikä eliminoi pienet tilaerot lähetysantennien välillä. Siksi LTE:ssä jokaiseen signaaliin sovelletaan erilaista polarisaatiota (katso seuraava sivu). Tätä varten antennit on sijoitettava eri kulmiin, joita ei vielä löydy mistään älypuhelimesta.

Toinen Pro-teknologian uusi ominaisuus, joka vie meidät tulevaisuuteen, on 3D tai FD-MIMO (Full Dimensional). Nykyään LTE:n haittana on tiedonsiirtonopeuden nopea pudotus, jos useat päätepisteet käyttävät samaa radiotornia. FD-MIMO-teknologia mahdollistaa antennien lukumäärän moninkertaistamisen jokaisessa mastossa, koska osallistujat vastaanottavat suunnatun radioviestinnän ansiosta toisen, spatiaalisesti erotetun signaalin. Siten yksi masto kullakin taajuudella voi palvella useampia päätelaitteita. Samanaikaisesti signaali on "kohdistettu" pysty- ja vaakasuunnassa, mikä tarjoaa paremman vastaanoton erityisesti kaupunkien keskustassa, jossa on korkeita rakennuksia.

Ensimmäisessä vaiheessa FD-MIMO:lle suunnitellaan 16 antennia ja seuraavassa rakennusvaiheessa 64. Näin ollen yksi LTE-masto voi palvella suurempaa määrää tilaajia ilman, että he kärsivät tiedonsiirtonopeuden laskusta. Jos tarkastellaan laitemarkkinoiden suurten toimijoiden (Ericsson, Nokia, Huawei) kenttätestejä, on selvää, että he eivät vielä käytä FD-MIMO-tekniikkaa.

Ne saavuttavat 1 Gbit/s tiedonsiirtonopeuden kanavien yhdistämisen, 256 QAM:n ja 4x4 MIMO:n ansiosta. Vodafone on eurooppalaisista palveluntarjoajista aktiivisimmin siirtymässä uuteen teknologiaan.

Älykkäät autot ja anturit LTE:llä

3GPP-standardointikonsortio on laajentanut LTE-tekniikkaa Advanced Pron ulkopuolelle. Samalla langattoman viestinnän tulee soveltua esineiden Internetiin eli itsenäiseen laitteiden väliseen viestintään. Tämän saavuttamiseksi LTE laajenee kahteen lisästandardiin, jotka eivät erotu lisääntyneistä, vaan alhaisemmista tiedonsiirtonopeuksista ja siten pienemmästä virrankulutuksesta. LTE-M lähettää dataa kapealla taajuusalueella (1,4 MHz) ja saavuttaa sen suurin nopeus 1 Mbit/s.

Vielä pienempi alue, nimittäin 200 kHz, vaaditaan ”kapeakaistaiselle esineiden internetille” (NB-IoT, Narrowband Internet of Things), jossa tiedonsiirtonopeus on vain muutama kbit/s. Tämän ansiosta LTE-tekniikka on muuttumassa superliitettävyydestä universaaliksi rakenteeksi, joka pystyy tulevaisuudessa yhdistämään suureksi verkkoksi kaikki laitteet, jotka pystyvät "kommunikoimaan langattomasti".

5G-verkkojen tukiasema. Esimerkkinä Ultra Node -prototyyppi, tietoliikennejätti Huawei
osoittaa, miltä 5G-mobiiliradiotornit voivat näyttää.

Turbo-viestintänopeus esineiden Internetissä

Deutsche Telekom suoritti NB-IoT-järjestelmän ensimmäisen kenttätestin viime vuoden syyskuussa Huawein laitteilla. Tässä tapauksessa pysäköintijärjestelmää käytettiin tällä langattomalla tekniikalla. Vodafone testasi NB-IoT-järjestelmää joulukuussa. Samaan aikaan puhuimme vesimittareiden toiminnasta. Molemmissa tapauksissa tukiasemaohjelmiston päivitys riitti integroimaan NB-IoT:n matkaviestinverkkoon. Osallistuvien yritysten osalta puhumme jättimäisestä liiketoiminnasta. Globaalien markkinoiden mittakaavassa vuoteen 2020 asti ne ovat arvioineet yli 500 miljardia euroa pelkästään infrastruktuuriemme verkottamiseen: automatisoidusta ajamisesta ja älykkäästä teollisesta valmistuksesta kaupunkien keskustoissa ympäristöparametreja mittaaviin sensoreihin.

802.11p-verkko toimii kuitenkin 5,9 GHz:n taajuudella ja sillä on lyhyt kantama. Tämä edellyttää myös ajoneuvon integroimista matkaviestinverkkoon. Molempien LTE-pohjaisten ratkaisujen yhdistämisen toteutettavuutta testataan parhaillaan.

Ensimmäiset A9-malliin perustuvat kenttätestit suorittivat marraskuussa Deutsche Telekom yhdessä Nokian, Continentalin ja Fraunhofer Institute for Integrated Circuits -instituutin kanssa. Ratkaiseva tulos oli, että signaali pystyi välittämään autojen välillä 20 millisekunnissa. Tänä aikana auto kulkee noin metrin. Tämä nopea vasteaika riittää useimpiin hätätilanteisiin. Näyttää siltä, että LTE-teknologia voisi nopeasti laajentaa potentiaaliaan yleismaailmallisena radioviestintäratkaisuna.

KUVA: valmistusyritykset; Jan Jirous/Shutterstock; Legion-Media; Dan Steinberg/Invision for Letv/AP Photo

MegaFon lanseerasi LTE-Advanced-verkon Moskovassa 25. helmikuuta vahvistaen jälleen johtoasemansa langattoman Internetin alalla. Tällä kertaa ei vain Venäjällä: tämä huippuluokan LTE-verkko (Cat.6) oli julkaisuhetkellä maailman nopein kaupallinen LTE-verkko.

Ei ole olemassa sellaista asiaa kuin liian suuri nopeus

LTE-Advanced Cat.6 -standardi tarjoaa jopa 300 Mbit/s siirtonopeudet. Teoriassa. Mutta pääkaupungin Megafonin verkossa käytännön tulokset osoittautuivat lähellä saavutettavissa olevaa suurinta nopeusmittaukset, jotka osoittivat luotettavia 250 Mbit/s "hännän kanssa". Hyvällä ”hännällä” kiinnostuneet näkivät nopeustestinäytöllä 271 Mbit/s.

Ultramodernien tekniikoiden ihmeitä itse tekniikoiden esittelyn vuoksi? Ei tietenkään. Mobiilitulevaisuus, joka yksinkertaisesti saapui hieman aikaisemmin MegaFonille ja näyttää siksi ihmeeltä.

Fantastisia nopeuksia. LTE-Advancedia ei julkaista kilpailun vuoksi, tämä ei ole Formula 1. HD-laatuisen elokuvan lataaminen puolessatoista minuutissa on mukavaa, mutta se ei ole pääasia. Tärkeintä on vapaus melkein välittömästi vastaanottaa ja lähettää minkä tahansa volyymin tietoja mistä tahansa. Tämä on tapaus, jossa teknologia voi muuttaa tapaasi työskennellä ja elää.
Elämä ilman "periferiaa". Lukijat, sovittimet, kannettavat kiintolevyt ovat jatkuvia kumppaneita suurien tiedostojen omistajalle, joita tarvitaan tässä ja nyt. Tilanteita, joissa "jotain" esitys lykätään, koska muistitikku unohtui kotiin tai taksiin, sattuu ennemmin tai myöhemmin kaikille. 4G:n ansiosta kaikki tarvitsemasi on pilvessä, saatavilla missä tahansa, milloin tahansa ja nopeasti. Ja 4G+:lla (kuten LTE-Advanced on "dubattu") se on jopa nopeampi kuin ulkoinen kiintolevy, josta tulee ylimääräinen välilinkki.

Vapaus kaapelista. LTE-Advanced sopii täydellisesti vakavan organisaation "työrutiiniin". Varsinkin liikkuessa. Ei byrokratiaa palveluntarjoajan kanssa (toinen on vielä löydettävä), ei työntekijöitä vasaraporan kanssa eikä asentajia kaapelikelalla. MegaFon Space R300-1 -reititin on hyllyssä - ja yrityksen 32 työntekijää nauttivat erinomaisesta nopeasta Internetistä Wi-Fi:n kautta. Ja kun otetaan huomioon langallisen Internetin hullut hinnat yrityskeskuksissa, tällainen reititin on myös huomattavasti halvempi.

LTE-Advanced sopii täydellisesti vakavan organisaation "työrutiiniin". Varsinkin liikkuessa. Ei byrokratiaa palveluntarjoajan kanssa (toinen on vielä löydettävä), ei työntekijöitä vasaraporan kanssa eikä asentajia kaapelikelalla. MegaFon Space R300-1 -reititin on hyllyssä - ja yrityksen 32 työntekijää nauttivat erinomaisesta nopeasta Internetistä Wi-Fin kautta. Ja kun otetaan huomioon langallisen Internetin hullut hinnat yrityskeskuksissa, tällainen reititin on myös huomattavasti halvempi.

Teknologiat

Miten LTE-Advanced eroaa "vain" LTE:stä, mistä tällaiset nopeudet tulevat ja miksi sitä kutsutaan "Advanced"ksi? Tämä huippuluokan standardi mahdollistaa yksittäisten taajuuskaistojen yhdistämisen yhteiseksi digitaaliseksi "runkoverkoksi", mikä lisää verkon kapasiteettia moninkertaisesti. Se on kuin useat paikalliset tiet yhdistettynä moottoritieksi: samalla tien kokonaisleveydellä autot kulkevat useita kertoja nopeammin.

Se on erityisen tärkeä Venäjälle, jossa useimmat taajuudet ovat sotilas- ja ministeriöiden käytössä. Ja matkapuhelinoperaattorit saavat pieniä "nuudeleita" kapeista nauhoista eri alueilla, jotka myös eroavat "valtavan isänmaan" eri alueilla. LTE-Advanced mahdollistaa kaiken tämän kirjavan talouden yhdistämisen. Mobiilidatansiirrossa tämä ei ole evoluutio, vaan vallankumous ilman liioittelua.

Laitteet

Tekniikka on uutta, eikä valmistajilla aina ole aikaa saada kiinni. Nykyään voit hyödyntää täyden hyödyn LTE Advancedin eduista vain kiinteällä MegaFon Space R300-1 -reitittimellä, jonka Huawei Corporation on valmistanut MegaFonille. Sama reititin, joka tarjoaa helposti korkealaatuisen Internet-yhteyden kaikille toimistotyöntekijöille. Tässä ammattireitittimessä on jopa pistorasiat tietokoneiden kaapeliliitäntöihin, jos joku muu tarvitsee sitä.

Jo tänä kesänä modeemit ja mobiilireitittimet LTE Advanced Cat.6, lähempänä syksyä - tabletit ja älypuhelimet. Tekniikan maailmassa asiat muuttuvat nopeasti. Muistan edelleen pinot levykkeitä, ja nykynuoret katsovat elokuvia suoraan "pilvestä" LTE Advancedin kautta ja etsivät sanaa "flash drive" Wikipediasta.

Liittyvät linkit

Advanced Pro -standardin myötä LTE-tekniikka siirtyy gigabitin nopeuksiin ja soveltuu esineiden Internetiin. Ensimmäiset Pro-toiminnolla varustetut älypuhelimet ovat jo tulossa markkinoille.

Älypuhelimen kautta Internetiin kytkeytyvien ihmisten määrä kasvaa jatkuvasti, mikä mahdollistaa matkaviestinverkkojen lähes rajattoman laajenemisen. Nämä vallankumoukselliset muutokset vaikuttavat moniin alueisiin ja vauhdittavat langattomien tiedonsiirtotekniikoiden kehitystä. 5G on kaukainen tavoite teollisuudelle, joka ilmoitti viime vuonna suunnitelmastaan luoda tällainen langaton superverkko, joka ottaisi käyttöön ympäri maailmaa vuodesta 2020 alkaen ja työntäisi langallisen Internet-tekniikan taustalle suorituskyvyn ja tilaajamäärien perusteella. hillitä."

5G-verkkojen tukiasema. Televiestintäjätti Huawei demonstroi Ultra Node -prototyypin avulla, miltä 5G-mobiiliverkkojen radiotornit voisivat näyttää

Olemassa olevien verkkojen ja teknologioiden kehitys ei kuitenkaan pysähdy tähän asti: verkkolaitetoimittaja Cisco arvioi, että pelkästään vuonna 2015 mobiili-internet-liikenne kasvoi 74 %. Ja vuoteen 2020 asti samanlaista kasvua havaitaan joka vuosi. Syynä tähän ovat käyttäjät, jotka eivät vain "surffaa" Internetiä, vaan myös käyttävät palveluita suurella määrällä siirrettyä dataa, esimerkiksi videota.
Vodafonen (matkapuhelinoperaattori, jolla on 450 miljoonaa tilaajaa) johtaja haaveilee, että hänen yrityksestään tulee "gigabitti" jo vuonna 2017. Tällaisista unelmista tulee totta LTE-teknologian seuraavan kehitysvaiheen ansiosta, jonka standardikonsortio (3GPP) hyväksyi tämän vuoden maaliskuussa: nykyistä LTE Advanced -standardia seuraa LTE Advanced Pro.

"Pro"-lyhenne lupaa muutakin kuin vain gigabitin nopeuksia. 5G:hen siirtymisenä tämä standardi imee aiemmat radiostandardit, kuten GSM, häiritsee langatonta verkkotekniikkaa, syrjäyttää osittain vanhat ja täyttää uudet sovellusalueet, kuten automatisoidun ajon. Asiakkaille, toimittajille ja laitetoimittajille tämä tarkoittaa, että jokaisesta, joka nyt pidättäytyy aktiivisesta toiminnasta, tulee hyvin nopeasti ulkopuolinen.

Vallankumous alkaa modeemista

Samsung Galaxy S7 -älypuhelimen Exynos-prosessorissa on sisäänrakennettu modeemi, joka kaksinkertaistaa nopeuden LTE-verkossa

Galaxy S7 -älypuhelimen ostajat saavat pian ensivaikutelmansa LTE Advanced Prosta. Viime vuosina Samsung on jo tottunut vempaimen ystävät siihen, että sen lippulaivamallit käyttävät uusinta teknologiaa. S7-mallissa on eri prosessorit alueittain: joko Qualcomm Snapdragon 820 tai Samsung Exynos 8890. Molemmat sirut on varustettu integroidulla LTE-modeemilla, joka ennakoi LTE Advanced Pron pääinnovaatioita.

Le Max Pro on ensimmäinen älypuhelin, joka on varustettu lippulaiva Qualcomm Snapdragon 820 -prosessorilla ja X12-modeemilla

Uuden Qualcomm X12 -modeemin ominaisuuksien yleiskatsaus näyttää, mitä asiakkaat voivat odottaa. Tämä ei koske vain Galaxy-malleja, vaan melkein kaikkia älypuhelimia: Qualcomm-prosessorit on sisäänrakennettu vain kolmasosaan kaikista olemassa olevista. matkapuhelimet Kuitenkin lähes kaikki gadgetit (mukaan lukien iPhone) käyttävät Internetiä Qualcommin modeemien kautta. Nykyaikainen iPhone 6s on käytännössä käyttänyt LTE-verkon ominaisuudet loppuun. Sen X7-modeemi, joka ei ole enää kovin uusi, saavuttaa 300 Mbit/s nopeuden ladattaessa tietoa Internetistä ja 50 Mbit/s nopeudesta ladattaessa. X12-malli lupaa maksiminopeuksia kaksi ja jopa kolme kertaa suurempia, nimittäin 600 ja 150 Mbps.

Edellytyksiä tällaiselle nopeuden lisäämiselle ovat useat innovaatiot. Ensinnäkin on huomattava, että LTE-tekniikka käyttää jotain nimeltä "kvadratuuriamplitudimodulaatio" (QAM), joka mahdollistaa useiden bittien koodaamisen kuhunkin signaaliin samanaikaisesti. Ensimmäinen innovaatio on parannettu modulaatio, joka on kantoaaltosignaalin päällä. Nykyaikainen LTE-verkko käyttää QAM 16 -parametria tiedon lähettämiseen tilaajalta. Tämä tarkoittaa, että kullekin operaattorille lähetetään 4 bittiä. Saapuva kanava on QAM 64, joka vastaa 6 bittiä. Näin iPhone 6 -modeemi toimii Galaxy S7:n X12-malli "toimii" kovemmin: se lähettää tietoja QAM 64:n kautta ja vastaanottaa QAM 256:n kautta, 8 bittiä operaattoria kohden. Tämän ansiosta X12 lataa kolmanneksen enemmän dataa samalla kaistanleveydellä.

Lisäksi X12 pystyy käyttämään suurempaa kaistanleveyttä verrattuna iPhonen X7:ään. LTE Advancedin käyttöönoton myötä älypuhelimet voivat lähettää ja vastaanottaa dataa samanaikaisesti useilla taajuuskaistoilla. Tätä tekniikkaa kutsutaan Carrier Aggregationiksi. IPhonen X7-modeemi tulevalle kanavalle voi yhdistää enintään kaksi taajuusaluetta, joista kukin kattaa 20 MHz, mikä tarjoaa 150 Mbit/s nopeuden. X12 voi saavuttaa jopa 200 Mbps siirtonopeudet parannetun QAM-parametrinsa ansiosta, ja se voi myös yhdistää kolme taajuuskaistaa.

LTE-teknologiasanasto
> Quadrature Amplitude Modulation (QAM): Tämä parametri määrittää samanaikaisesti lähetettyjen bittien määrän, esimerkiksi 256 QAM = 8 bittiä, 64 QAM = 6 bittiä ja 16 QAM = 4 bittiä.
> MIMO: Tietojen samanaikainen lähetys ja vastaanotto useiden antennien avulla. Mitä suurempi suhde (esimerkiksi 4x4), sitä suurempi on kokonaistiedonsiirtonopeus.
> LTE-U/LAA-LTE: LTE lähettää lisäksi dataa langattomilla taajuuksilla 5 GHz:n kaistalla.
> LWA: LTE-modeemi ja WLAN-reititin yhdistävät tiedonsiirron.

Tiedonsiirto WLAN-taajuuksilla

Sen lisäksi, että LTE Advanced ylittää rajoja, X12-modeemi sisältää myös ominaisuuksia tulevaa "Pro"-päivitystä varten. Näitä ovat LTE-U (voimassa Yhdysvalloissa) ja LAA-LTE (voimassa Euroopassa) tekniikat. Molemmat esittävät ajatuksen LTE-verkon siirtämisestä 5 GHz:n kaistalle, joka valitettavasti on jo langattomien reitittimien käytössä. Yhteensä matkaviestinoperaattoreilla on nykyään käytössään 19 taajuuskaistaa, kukin 20 MHz leveä, joita ne voivat käyttää oman harkintansa mukaan. Toisin kuin tavalliset LTE:hen hyväksytyt kaistat, niitä ei tarvitse ostaa suurella rahalla. Eurooppalainen LAA-LTE-järjestelmä ei luo edellytyksiä häiriöille, sillä se toimii "Listen before Talk" -periaatteella: dataa lähetetään vain langattoman verkon taukojen aikana.

Tekniikka on suunniteltu latauskiihdyttimeksi, jonka pitäisi ensisijaisesti parantaa vastaanottoa rakennuksissa niin sanotuilla "piensoluilla".

Datan latausnopeus 20 MHz taajuudella
> Modeemi X7: 64 QAM (6 bittiä) ilman MIM0 = 150 Mbit/s
> X12-modeemi: 256 QAM (8 bittiä), 2x2 MIM0 = 400 Mbps

Uusi tekniikka LTE Advanced Prolle

Tuleva LTE Advanced Pro -standardi ylittää kuitenkin sen, mitä X12-modeemi voi tarjota. Se laajentaa mahdollisuuksia yhdistää kanavia viideltä sallitulta taajuusalueelta LTE Advancedissa maksimiarvoon 32, eli "sammuttaa taajuuden nälän". Tämän seurauksena tilaaja voi vuodesta 2017 alkaen käyttää paljon enemmän kuin viittä kaistaa. Tässä tapauksessa 700 MHz kaista ohjataan DVB-T:stä LTE:hen.

Lisää nopeutta yhdistämällä taajuusalueita

LTE Advanced mahdollistaa jopa viiden 20 MHz:n taajuuskaistan yhdistämisen. Nykyään monet palveluntarjoajat yhdistävät vain kaksi kaistaa ja saavuttavat 300 Mbps:n enimmäisnopeuden. LTE-A:n Pro-lisäosa mahdollistaa 32 kaistan yhdistelmän.

Lisää MIMO:ta matkaviestinnässä

LTE-MIMO ristipolarisaatiolla. LTE-viestintä useilla antenneilla (MIM0) on mahdollista vain, jos lähetetyillä signaaleilla on erilaiset polarisaatiot

Moniantennitekniikka (MIMO) voi lisätä tiedonsiirtonopeuksia LTE-verkoissa. MIMO-tekniikkaa käytetään nykyään useimmissa langattomissa reitittimissä. Ideana on lähettää kaksi signaalia samoilla taajuuksilla avaruudessa erotetuilla antenneilla. Lyhyellä etäisyydellä (asunnossa) nämä signaalit tulevat vastaanottimeen sekoittaen eivätkä mene päällekkäin. Matkaviestinnällä on kuitenkin pidempi kantama, mikä eliminoi pienet tilaerot lähetysantennien välillä. Siksi LTE:ssä jokaiseen signaaliin sovelletaan erilaista polarisaatiota. Tätä varten antennit on sijoitettava eri kulmiin, joita ei vielä löydy mistään älypuhelimesta.

3D/FD-MIMO: LTE-signaalin siirto suunta-antennien kautta. Antennit lähettävät dataa älypuhelimiin luomalla kohdistetun signaalin. Näin ollen yksi LTE-lähetin voi palvella useita tilaajia

Toinen Pro-teknologian uusi ominaisuus, joka vie meidät tulevaisuuteen, on 3D tai FD-MIMO (Full Dimensional). Nykyään LTE:n haittana on tiedonsiirtonopeuksien nopea lasku, jos useat päätepisteet käyttävät samaa radiotornia. FD-MIMO-teknologia mahdollistaa antennien lukumäärän moninkertaistamisen jokaisessa mastossa, koska osallistujat vastaanottavat suunnatun radioviestinnän ansiosta toisen, spatiaalisesti erotetun signaalin. Siten yksi masto kullakin taajuudella pystyy palvelemaan useampia päätepisteitä.

Samanaikaisesti signaali on "kohdistettu" pysty- ja vaakasuunnassa, mikä tarjoaa paremman vastaanoton erityisesti kaupunkien keskustassa, jossa on korkeita rakennuksia. Ensimmäisessä vaiheessa FD-MIMO:lle suunnitellaan 16 antennia ja seuraavassa rakennusvaiheessa 64. Näin ollen yksi LTE-masto voi palvella suurempaa määrää tilaajia ilman, että he kärsivät tiedonsiirtonopeuden laskusta. Kun tarkastellaan laitemarkkinoiden suurten toimijoiden (Ericsson, Nokia, Huawei) kenttätestejä, käy selväksi, etteivät he vielä käytä FD-MIMO-tekniikkaa. Tiedonsiirtonopeudet 1 Gbit/s saavutetaan kanavien yhdistämisen, 256 QAM:n ja 4x4 MIMO:n ansiosta. Vodafone on eurooppalaisista palveluntarjoajista aktiivisimmin siirtymässä uuteen teknologiaan.

Älykkäät autot ja anturit LTE:llä

3GPP-standardointikonsortio on laajentanut LTE-teknologiaa Advanced Pro -tason pidemmälle. Samalla langattoman viestinnän tulee soveltua esineiden internetiin eli itsenäiseen kommunikaatioon laitteiden ja erilaisten älykkäiden antureiden välillä. Tätä tarkoitusta varten kehitetään kahta ylimääräistä LTE-standardia, jotka eivät erotu lisääntyneistä, vaan alhaisemmista tiedonsiirtonopeuksista ja sen seurauksena alhaisemmasta virrankulutuksesta. LTE-M lähettää dataa kapealla taajuusalueella (1,4 MHz) ja saavuttaa 1 Mbit/s maksimiläpäisynopeuden. Vielä pienempi alue, nimittäin 200 kHz, tarvitaan ns. "kapeakaistainen esineiden Internet" (NB-IoT), jossa tiedonsiirtonopeudet ovat vain muutama kilobitti sekunnissa. Tämän ansiosta LTE-tekniikka on muuttumassa superliitettävyydestä universaaliksi rakenteeksi, joka pystyy tulevaisuudessa yhdistämään suureksi verkkoksi kaikki laitteet, jotka pystyvät "kommunikoimaan langattomasti".

LTE-laajennus esineiden Internetiin

LTE:tä täydentää kaksi vakiovaihtoehtoa, jotka tarjoavat energiatehokasta viestintää pienellä kaistanleveydellä. LTE-M ja NB-IoT yhdistävät anturit ja laitteet yhdeksi mobiiliverkoksi tulevaisuudessa.

Turbo-viestintänopeus esineiden Internetiin

Matkapuhelinoperaattorit testaavat jo uusia teknologioita erilaisten järjestelmien, laitteiden ja antureiden yhdistämiseksi Internetiin. Operaattori Deutsche Telekom suoritti NB-IoT-järjestelmän ensimmäisen kenttätestin viime vuoden syyskuussa käyttämällä Huawein laitteita. Samalla otettiin käyttöön pysäköintijärjestelmä tällä langattomalla tekniikalla. Vodafone testasi NB-IoT-järjestelmää joulukuussa esimerkkinä vesimittareita. Molemmissa tapauksissa tukiasemaohjelmiston päivitys riitti integroimaan NB-IoT:n matkaviestinverkkoon.

Näiden projektien osallistujille puhumme jättimäisestä liiketoiminnasta. Maailmanmarkkinoiden mittakaavassa vuoteen 2020 mennessä 500 miljardia euroa syntyy pelkästään erilaisten infrastruktuurien verkottumisesta: automatisoidusta ajamisesta ja älykkäästä teollisuustuotannosta kaupunkien keskustoissa ympäristöparametreja mittaaviin sensoreihin.

Ajoneuvojen välisessä viestinnässä langaton tekniikka on osoittautunut 802.11p:n muodossa. 802.11p:n etuja ovat alhainen vasteaika ja itseorganisoituvien ad-hoc-verkkojen luominen ajoneuvojen välille. Nämä kyvyt ovat tärkeitä vaikeuksissa, kuten onnettomuudessa tai ruuhkassa, joista muita tienkäyttäjiä tulee varoittaa. 802.11p-verkko toimii kuitenkin 5,9 GHz:n taajuudella ja sillä on lyhyt kantama. Tämä edellyttää myös ajoneuvon integroimista matkaviestinverkkoon. Molempien ratkaisujen yhdistämistä LTE:ssä testataan parhaillaan.

Testi A9:llä osoittaa, että LTE soveltuu myös automaattiseen datan synkronointiin liikkuvien ajoneuvojen välillä

Ensimmäiset kenttäkokeet uusi teknologia Deutsche Telekom yhdessä Nokian, Continentalin ja Fraunhofer Instituten kanssa toteutti marraskuussa 2015 A9-moottoritiellä Saksassa. Ratkaiseva tulos oli, että signaali pystyi välittämään ajoneuvojen välillä 20 ms:n sisällä. Tänä aikana auto kulkee noin metrin. Tämä nopea vasteaika riittää hätätilannejärjestelmille. Näyttää siltä, että LTE-tekniikalla on potentiaalia tulla yleiseksi radioviestintästandardiksi.

Tiiviste