LTE — стандарт мобильной связи четвёртого поколения¶

LTE (от англ. Long Term Evolution, «долгосрочное развитие») — стандарт мобильной связи четвёртого поколения (4G), разработанный консорциумом 3GPP. Основан на технологии ортогонального частотного разделения каналов (OFDMA) в нисходящей линии и SC-FDMA в восходящей. Пиковая теоретическая скорость передачи данных достигает 300 Мбит/с при использовании полосы 20 МГц и схемы MIMO 2×2.

¶История разработки

Работы над стандартом LTE начались в 2004 году в рамках 3GPP (3rd Generation Partnership Project) — объединения организаций по стандартизации мобильной связи. Первая версия спецификации (Release 8) была утверждена в марте 2009 года. Ключевая цель проекта — повышение скорости передачи данных, снижение задержек и более эффективное использование радиочастотного спектра по сравнению с сетями третьего поколения (UMTS/HSPA).

В России первые коммерческие сети LTE были развёрнуты в 2012–2013 годах. Операторы «МТС», «МегаФон», «Tele2» и «Билайн» получили лицензии на использование полос 2,6 ГГц и 2,5 ГГц. В 2015 году «Ростелеком» запустил сеть LTE в ряде регионов страны. К началу 2020-х годов покрытие сетью LTE охватило подавляющую часть населения России.

¶Технические особенности

В отличие от сетей UMTS, использующих кодовое разделение каналов (WCDMA), LTE построен на OFDMA — методе, разносящем данные по множеству узких поднесущих. Это обеспечивает устойчивость к многолучёвому распространению сигнала и высокую спектральную эффективность. Ключевые технические параметры:

• Полоса каналов: от 1,4 до 20 МГц (в России чаще используются полосы 10 и 20 МГц).
• Дуплексирование: FDD (разделение по частоте) и TDD (разделение по времени).
• Пиковые скорости: до 300 Мбит/с на приём и до 75 Мбит/с на передачу (Release 8, MIMO 2×2).
• Время отклика (задержка плоскости управления): не более 100 мс в Release 8, снижено до 50 мс в более поздних редакциях.
• Поддержка MIMO: до 4×4 в более поздних версиях спецификации.

Архитектура сети LTE (EPC — Evolved Packet Core) полностью пакетная, без выделенных каналов для голосовой связи. Голос в LTE передаётся по технологии VoLTE (Voice over LTE), основанной на IP-мультимедиа-подсистеме (IMS). При отсутствии поддержки VoLTE устройства используют механизм CSFB — переключение на сети 2G/3G для голосовых вызовов.

¶LTE-Advanced и дальнейшее развитие

Развитие стандарта продолжилось в LTE-Advanced (Release 10, 2011 год), который получил официальный статус технологии 4G. Ключевые нововведения:

• Агрегация каналов (Carrier Aggregation) — объединение нескольких полос в одну широкую, что позволило довести пиковую скорость до 1 Гбит/с и выше.
• MIMO 8×8 для нисходящей линии.
• Улучшенная координация между станциями (CoMP).

Следующей ступенью стал LTE-Advanced Pro (Release 13–15), иногда обозначаемый как 4.5G. Он включает поддержку нелицензируемого спектра (LAA), улучшенный MIMO и элементы, заложившие основу для 5G NR.

¶Распространённые диапазоны частот

В России и мире LTE работает в нескольких диапазонах:

¶Применение и значение

LTE стал базовой технологией для мобильного широкополосного доступа в России и мире. Помимо смартфонов, стандарт широко применяется в системах фиксированного беспроводного доступа (FWA), где LTE-модем заменяет кабельное подключение, в телематике, системах видеонаблюдения, умного учёта ресурсов (умные счётчики) и в IoT-решениях на основе технологий LTE-M и NB-IoT.

В России развитие LTE шло параллельно с подготовкой к запуску сетей пятого поколения. Коммерческие сети 5G в стране на начало 2020-х годов отсутствуют, поэтому LTE и его расширения (LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro) остаются доминирующей технологией мобильного доступа.

¶Отличие от предыдущих поколений

Главное отличие LTE от сетей 3G — полностью пакетная архитектура и отказ от коммутации каналов. Это позволило существенно повысить скорость и снизить стоимость передачи данных. От сетей 2G (GSM) LTE отличается принципиально иной радиотехнологией: если GSM использует комбинированное TDMA/FDMA-разделение, то LTE — OFDMA с динамическим распределением ресурсов.

Источники:

• 3GPP Technical Specification TS 36.300: Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description
• E. Dahlman, S. Parkvall, J. Sköld, «4G: LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband», Academic Press
• Сайт ГК «Ростелеком», раздел о сетях связи
• Данные Минцифры России о развёртывании сетей связи 4G