23 июля 2015

LTE-U: на пути к 5G

Новости

Компании Ericsson и Qualcomm в этом году начали продвигать придуманную ими же технологию LTE-U. Чем это лучше, чем уже доступный даже в России LTE-A? И что вообще значат все эти буквы?

Начнем с названия. Первая аббревиатура, LTE-A, — это LTE-Advanced, то есть «продвинутая сеть четвертого поколения». Они уже развернуты во многих местах планеты. В свою очередь, LTE-U — это никакое не LTE-Ultimate или LTE-Unbeatable, как можно было бы подумать: «U» здесь означает «Unlicensed». То есть данная технология подразумевает использование нелицензируемого спектра частот.

Что такое LTE-U, чем отличается от LTE-A и как это связано с сетями 5G

Что значит нелицензируемого? С этим все просто: большинство частот и, в частности, те, на которых работают сотовые операторы или, скажем, вещают радиостанции, являются лицензируемыми. Они контролируются государством, и передавать что-то в эфир на этой частоте может только кто-то один — тот, кому выдана лицензия. Лет 20 назад, кстати, если кто помнит, даже на использование мобильного телефона тоже выдавалось разрешение, поскольку спектр лицензируемый.

Для маломощных же бытовых передатчиков выделены нелицензируемые диапазоны: в них может вещать кто угодно. Согласитесь, глупо было бы выдавать разрешение, скажем, на каждый игрушечный радиоуправляемый автомобиль. Главное при использовании таких «свободных» частот — не превышать определенной мощности передачи, чтобы не мешать другим пользователям.

Идея LTE-Unlicensed заключается в том, чтобы развертывать сети LTE на свободных частотах. Разумеется, речь идет о маломощных базовых станциях, предназначенных для работы в помещениях

Например, диапазон 27 МГц используется игрушками, 433 МГц — рациями, 2,4 и 5 ГГц — роутерами Wi-Fi и так далее. В разных странах, кстати, частоты выделяются разные, что порождает известные проблемы совместимости: от радиоприемников в японских машинах до привезенных из США телефонов, которые нередко не работают в российских сетях LTE.

Идея LTE-Unlicensed заключается в том, чтобы развертывать сети LTE на свободных частотах. Разумеется, речь идет о маломощных базовых станциях, то есть фемто- и пикосотах, предназначенных для работы в помещениях. Чем больше «свободных» частот они смогут агрегировать, тем быстрее будет происходить передача данных.

Сразу же возникает мысль о том, зачем тогда Wi-Fi? А от Wi-Fi никто отказываться не предлагает: наоборот, технология продолжает использоваться для того, для чего была предназначена, а именно для построения небольших беспроводных локальных сетей.

Для предоставления услуг широкополосного доступа в Интернет ее стали использовать из-за отсутствия более подходящих технологий. Ведь в Wi-Fi никак не реализовано самое главное: правильное управление эффективностью сети при большом количестве абонентов, безопасная авторизация и прочие вещи типа агрегации несущих — одновременного использования разных диапазонов частот.

В LTE все эти вещи есть по умолчанию. А поскольку нелицензируемый спектр состоит из множества «клочков» или «белых пятен» в разных диапазонах, именно агрегация всех их позволит обеспечить высокую пропускную способность сети.

Пока нет сетей 5G, Wi-Fi сможет выполнять роль среды для подключения к Сети компьютеров, телевизоров и других бытовых приборов. А более важные и активные потребители трафика — смартфоны и планшеты — отправятся в LTE-U. Причем для их интеграции с домашней сетью придумали технологию Link Aggregation, при которой LTE и Wi-Fi объединяются и их общий частотный ресурс становится доступным для устройств, поддерживающих обе технологии.

Это позволит также балансировать нагрузку между сетями и задействовать обе сети сразу для ускорения передачи данных. И, конечно, будет возможен бесшовный переход из одной сети в другую без прерывания текущей сессии. То есть такой бесплатный домашний роуминг.

Реализация LTE-U будет примерно такой же, как сегодня это происходит с 3G-фемтосотами: абоненту нужно будет приобрести специальную фемтосоту и в обязательном порядке подключить ее у своего сотового оператора.

Для этого обычно поднимается зашифрованный VPN-канал через домашнего провайдера, и далее у вас дома появляется два разных с логической точки зрения канала, физически работающих через один кабель.

Разумеется, от использования LTE-U скорость внешнего канала, идущего к провайдеру и далее в Интернет, не повысится. Однако мобильные устройства получают возможность использовать беспроводные ресурсы более эффективно.

Однако все не так идеально в том смысле, что для реализации LTE-U требуется участие операторов, а этим ребятам технология далеко не всегда интересна. Дело в том, что для разгрузки своих сетей от абонентов, работающих в помещениях (иными словами, для решения той же задачи, для которой придумана LTE-U), многие операторы уже начали использовать Wi-Fi Offload.

То есть развернули масштабные сети Wi-Fi, реализовали на них «костыли» в виде бесшовного перехода и авторизации по SIM-карте, запускают передачу голоса через Wi-Fi и так далее. В общем, вложились в инфраструктуру, и теперь им нужно окупать сделанные инвестиции. А когда инвестиции отобьются — уже появится 5G.

В свою очередь, те операторы, которые еще не начали заниматься проблемой невероятно быстрого роста трафика, стоят перед дилеммой: тоже инвестировать в Wi-Fi Offload или же поверить в LTE-U, оборудования с поддержкой которого пока нет, и «взлетит» ли технология — еще хороший вопрос.