Пока сети 3G неуверенно опутывают Россию, уже вовсю идет борьба за частоты для построения сотовой связи на основе технологии LTE. Желание строить их наряду с привычной тройкой в составе «Вымпелка», «МегаФона» и МТС высказали также Yota, известная сетями WiMAX, и прогосударственная ОАО «Связьинвест» Что же представляет собой технология LTE, способная заменить не только 3G, но и проводной широкополосный доступ в Интернет?

Началось все в 2004 г., когда несколько организаций, занимающихся разработкой стандартов, объединились в консорциум 3GPP (3rd Generation Partnership Project), чтобы усовершенствовать такие технологии сотовой связи, как CDMA и UMTC. Проект получил название LTE (Long Term Evolution, в переводе с англ. «долгосрочная эволюция»). Среди поставленных задач значились улучшение качества связи, расширение списка предоставляемых услуг, упрощение архитектуры и снижение издержек, а также повышение скорости передачи данных в восходящем канале как минимум до 50 Мбит/с и в нисходящем — до 100 Мбит/с.

В 2004 г. трудно было предположить, что с распространением сотовых сетей 3G объем передаваемых по ним данных превысит голосовой трафик. Между тем это уже произошло — в 2007 г. Наряду с интернет-серфингом и работой с почтой оказались востребованными и другие услуги, требующие широкополосного соединения: прослушивание потокового радио, просмотр видео, IP-телефония и видеоконференции. Поэтому увеличение скорости обмена данными стало одной из важнейших задач проекта LTE. В настоящее время LTE по своим показателям превосходит все существующие технологии, включая ближайшего конкурента WiMAX, проигрывающего уже потому, что он не является сотовой телефонной сетью, а также не совместим с действующими сетями GSM и CDMA.

Главное для потребителя преимущество LTE — высокая скорость передачи данных. Теоретическая пропускная способность входящего канала достигает 326,4 Мбит/с, исходящего – 172,8 Мбит/с. Реальная скорость зависит от ширины полосы, которая может варьировать в очень широких пределах — от 1,25 до 20 МГц. Для сравнения, у WCDMA/HSPA+ фиксированная ширина полосы — 5 МГц. Кроме того, сети LTE способны работать практически во всем доступном для сотовой связи частотном диапазоне — от 700 МГц до 2,7 ГГц, что позволяет изменять емкость сети в зависимости от востребованности услуг. К примеру, покрытие больших территорий можно организовывать на низких частотах, а в густонаселенных районах использовать высокие.

Технология предусматривает применение как парных (FDD), так и непарных (TDD) радиочастот, и все оборудование работает с обеими схемами. Разница между ними состоит в том, что в первом случае входящий и исходящий трафик отправляются одновременно по разным парным частотам, а во втором — попеременно на одной и той же частоте. Хотя все современные сотовые системы используют FDD и 90% выделенных под мобильную связь частот являются парными, и все же поддержка TDD бывает полезной в случае дефицита свободных частот, которых может не хватать в отдельных регионах.

Сети LTE — это двухуровневые IP-системы, работающие на основе коммутации пакетов, а не каналов, как ранние сотовые сети. «Плоская» архитектура обеспечивает простоту и дешевизну развертывания: на пользовательском уровне сеть состоит из базовой станции-потребителя LTE и шлюза SAE, подключающегося непосредственно к опорной сети. Все соединения в сети — IP-интерфейсы, что обусловливает легкость ее интеграции с любыми другими сетями. Технология LTE полностью обратно совместима с технологиями GPRS, EDGE, UMTS, HSPA и HSPA+, что позволяет терминалам переключаться на их использование в тех местах, где нет 4G-покрытия.

Задержки при передаче данных по сетях LTE не превышают 10 мс (для небольших пакетов — 5 мс), в сетях 3G норма латентности — не более 50 мс. Расчетная задержка в сетях WiMAX — те же 10 мс, но в реальности она нередко достигает 100 мс, что не только делает невозможными онлайновые игры, но и мешает голосовому общению, особенно через IP-телефонию.

Развертывание сетей LTE с практически незаметной задержкой обещает широкое распространение самых различных мультимедийных сервисов — от онлайновых многопользовательских игр до интерактивного IP-телевидения.

Первые коммерческие сети LTE заработали в конце 2009 г. в Норвегии и Швеции: компания TeliaSonera построила сеть 4G в Cтокгольме (на оборудовании шведской Ericsson) и в Осло (на аппаратной базе китайской Huawei). Пропускная способность этой сети пока очень далека от максимально допустимой стандартом, она составляет всего 20—30 Мбит/с на входящем канале. Впрочем, гнаться за скоростью TeliaSonera и не намерена, ведь даже эти показатели сравнимы с самым быстрым проводным ADSL2+! Проще говоря, абонентам беспроводной сотовой сети становятся доступны практически все возможности высокоскоростного Интернета.

Неудивительно, что в TeliaSonera делают ставку не на мобильные телефоны с поддержкой LTE, которых пока попросту нет в природе, а на USB-модемы. В частности, абонентам предлагаются модемы Samsung B3710 на основе чипа Kalmia, работающие в частотном диапазоне 2,6 ГГц и поддерживающие скорость загрузки данных до 100 Мбит/с и скорость передачи до 50 Мбит/с при использовании полосы частот шириной 20 МГц. Со временем в продаже должны появиться и иные USB-модемы и PC-карты, а также беспроводные маршрутизаторы для использования в домашних сетях и автомобилях. Все эти устройства наряду с LTE будут поддерживать и какой-то другой распространенный протокол связи — WiMAX, Wi-Fi или HSPA+. И лишь затем ожидается поступление в продажу телефонов и коммуникаторов с поддержкой 4G – для чисто «мобильных» приложений достаточно и скоростей 3G, поэтому технологией LTE на первых порах будут пользоваться прежде всего владельцы нетбуков, планшетов и ноутбуков.

TeliaSonera не предлагает безлимитных тарифных планов, здесь действует иной подход: потребитель покупает большой пакет предоплаченного трафика. При этом 30—40 Гбайт в месяц обойдутся абонентам LTE примерно в 70—90 долл. в зависимости от тарифа. Такого объема вполне достаточно для онлайновых игр, видеоконференций и загрузки мультимедийного контента в разумных количествах. Политика провайдера понятна: лиц, переписывающих по сотне гигабайт в день, вряд ли можно отнести к индивидуальным пользователям, на которых ориентированы сети 4G.

Если в Норвегии и Швеции сеть LTE была развернута в диапазоне 2,6 ГГц, то в других странах предпочитают иные частоты. К примеру, в США AT&T Mobility и Verizon Wireless строят сети 4G в диапазоне 700 МГц, что освобождает коммерческие теле- и радиостанции, переходящие на цифровое вещание. В Японии национальные операторы KDDI и MYY DoCoMo выбрали диапазон 1500 МГц. В России пока не выделяют какую-то конкретную частоту: тестовая эксплуатация сетей LTE будет проходить сразу в трех разных диапазонах. Однако, скорее всего, при строительстве первых коммерческих сетей, как и в Скандинавии, предпочтение будет отдано высокочастотному диапазону 2,5—2,7 ГГц. В его пользу говорят наименьшая занятость гражданскими и военными сигналами, что позволяет использовать максимально широкие полосы, а также обеспечить наибольшую емкость сети.

Для операторов технология LTE привлекательна низкой стоимостью внедрения: оборудование 4G может задействовать имеющуюся инфраструктуру предыдущего поколения и сделать ее двухдиапазонной и двухформатной. В частности, шведская сеть LTE компании TeliaSonera построена именно таким образом. Более того, «опоздавшие» к 3G операторы GSM могут «перепрыгнуть ступеньку» и установить оборудование сразу четвертого поколения.

По прогнозам 3GPP, к 2014 г. в мире будет около 3,4 млрд. абонентов широкополосного доступа в Интернет, причем 80% из них станут пользоваться мобильным доступом. Преимущества, которые обещает технология LTE, позволяют предположить, что значительная часть этих 80% будет подключена именно к сетям 4G. А для России с ее огромной территорией, не охваченной кабельными сетями, LTE — одно из лучших решений проблемы всеобщей интернетизации.