4G LTE

Long Term Evolution, znane po prostu jako LTE, to standard bezprzewodowej łączności szerokopasmowej, który jest następcą technologii 3G. Jak działa internet LTE? Czy LTE jest tym samym co 4G? Co oznacza „prawdziwe 4G”? Dowiedz się więcej na temat standardu używanego przez setki milionów użytkowników na całym świecie.

Czym jest LTE?

LTE to standard technologiczny, który określa sposób, w jaki urządzenia mobilne łączą się z internetem. Podobnie jak w przypadku 3G czy 5G, głównym zadaniem LTE jest zapewnienie dostępu do sieci dla urządzeń takich jak smartfony i tablety. Jest to termin często uznawany za synonim 4G, choć początkowe implementacje w rzeczywistości nie były w pełni zgodne z wytycznymi ITU (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny) dotyczącymi sieci czwartej generacji.

Co odróżnia 4G LTE od 3G? Wprowadzenie LTE było prawdziwą rewolucją. Największe zmiany w stosunku do wcześniej używanego standardu dotyczą wzrostu maksymalnej prędkości transferu danych oraz obniżenia opóźnień. Wprowadzenie tej technologii pozwoliło na oglądanie filmów online w wysokiej jakości czy prowadzenie wideorozmów. Standard Long Term Evolution poprawił także wrażenia fanów gier online na smartfonach. Stosunkowo wysoka prędkość oraz stabilność połączenia pozwoliło zastosować LTE w roli internetu domowego, co okazało się szczególnie popularne w Polsce na terenach pozbawionych kablowego, stacjonarnego dostępu do Internetu .

LTE – wykorzystywane częstotliwości oraz techniczne aspekty działania

Połączenie LTE może być realizowane w dwóch podstawowych wariantach:

FDD (Frequency Division Duplex) – podział częstotliwości, czyli transmisja do stacji bazowej i w przeciwnym kierunku poprzez dwa oddzielne kanały radiowe;
TDD (Time Division Duplex) – podział czasu, czyli transmisja w obydwóch kierunkach z użyciem tej samej częstotliwości w podziale na tak zwane szczeliny czasowe, w których informacje mogą być przekazywane tylko w jedną stronę.

Całe spektrum częstotliwości dzieli się na wiele pasm, najczęściej działających, w zależności od kraju w przedziale od 450 MHz do 2 690 MHz. Polscy operatorzy mają dostęp do następujących częstotliwości:

2 600 MHz (FDD DL w zakresie od 2 620 do 2 690 MHz, UL 2500 - 2570 MHz, TDD DL 2570 - 2620 Mhz),
2 100 MHz (DL 2110 – 2 170, UL 1920 – 1980 MHz),
1 800 MHz (DL 1805 – 1880, UL 1710 – 1785 MHz ),
900 MHz (DL 925 – 960, UL 880 – 915 MHz),
800 MHz (DL 791 – 821, UL 832 – 862 MHz).

Tak samo jak w przypadku innych technologii bezprzewodowych, częstotliwość transmisji ma związek z przepustowością i zasięgiem sieci. Pasma z zakresu 1800-2600 MHz (tzw. pasma pojemnościowe) wskutek większej szerokości kanałów radiowych, ale i krótszego zasięgu stosowane są w obszarach silnie zabudowanych, oferując większą pojemność i finalnie prędkość Internetu. Z kolei niższe częstotliwości (700-900 MHz, pasma pokryciowe) zapewniając duży zasięg i mniejszą prędkość preferuje się zarówno w terenach wiejskich, jak i miejskich gdzie dobrze penetrują wnętrza budynków. W Polsce w tej kategorii głównym pasmem pokryciowym dla LTE jest pasmo 800 MHz. Jest ono jednocześnie najbardziej obciążonym pasmem.

Operatorzy stosują także agregację pasm LTE, by zwiększyć przepustowość sieci przez łączenie różnych częstotliwości w zbiorczy „kanał”.

Przy okazji, warto zwrócić uwagę na fakt, że pasma LTE wykorzystywane przez sieci mogą różnić się pomiędzy krajami. To szczególnie istotne w momencie zakupu sprzętu sprowadzanego z zagranicy – w takim przypadku należy sprawdzić zgodność urządzenia z pasmami używanymi w Polsce. Największe różnice pod kątem obsługiwanych pasm w porównaniu z Polską i szerzej z UE występują w USA i krajach azjatyckich

Techniki wykorzystane w LTE

Sama specyfikacja częstotliwości to nie wszystko. Każdy standard sieci komórkowych korzysta z różnych technik i protokołów, które mają za zadanie utrzymywać stabilność łącza i poprawiać jakość połączenia. Nie inaczej jest w przypadku LTE. Jakie techniki odpowiadają za sprawne funkcjonowanie sieci Long Term Evolution?

Agregacja pasm (Carrier Aggregation), pozwala na uzyskanie większej prędkości dzięki łączenie ze sobą przepustowości poszczególnych pasm. Specyfikacja LTE Advanced zakłada możliwość połączenia do pięciu pasm o szerokości do 20 MHz, co daje jedno zbiorcze pasmo 100 MHz. Można to sobie wyobrazić jako dołożenie kolejnych autostrad jedna nad drugą. jednak oczywiście rzeczywistość wypada znacznie słabiej.

MIMO (Multiple Input, Multiple Output) - ta technika odpowiada zarówno za sposób odbioru, jak i nadawania danych. Obydwie strony transmisji wykorzystują dwie lub więcej anten, co pozwala zwiększyć prędkość transmisji. Poprzez analogie możemy sobie wyobrazić poszerzenie autostrady o dodatkowe pasy.

Dzięki wysoce wydajnej modulacji QAM 256 możemy przesłać więcej danych w takim samym czasie, a dzięki synchronizacji fazy możliwe jest ograniczenie utraty danych oraz agregacja między różnymi stacjami bazowymi.

Cloud Air lub 3G/LTE DSS z kolei umożliwia lepsze dzielenie zasobów na różne technologie – np na LTE i GSM.

Czy LTE to 4G?

Skrót Long Term Evolution to termin, który pierwotnie zakładał dążenie do osiągnięcia prędkości zakładanych przez standard 4G. Organy standaryzacyjne ściśle określają wytyczne dotyczące konkretnych generacji sieci komórkowych; w przypadku 4G kluczową kwestią jest szczytowa prędkość transmisji, która powinna wynosić 1 Gb/s. „Zwykłe” LTE jest tymczasem w stanie zapewnić maksymalnie 100-150 Mb/s, a dopiero agregacje pasm pozwoliły osiągać kilkaset Mb/s (nie należy mylić tej wartości z typową prędkością transmisji, która jest znacznie niższa). Ale i nawet te prędkości nie spełniały kryteriów ITU dla uznania sieci jako 4G - 1Gb/s. W praktyce jednak środowisko producentów sprzętu i operatorów uznało, że LTE niezależnie od osiąganych prędkości = 4G.

LTE – rozwój technologii

Aktualnie trwają intensywne prace nad wdrożeniem 5G, jednak dla większości użytkowników smartfonów na całym świecie 4G wciąż pozostaje kluczowym standardem połączenia. Sieci LTE zrobiły niemałe zamieszanie na rynku telekomunikacyjnym, a w połączeniu z rosnącymi możliwościami samych urządzeń pozwoliły na prawdziwą rewolucję w mobilnym korzystaniu z sieci.

LTE-A jako kolejny etap rozwoju sieci LTE wprowadziło kilka kluczowych ulepszeń technologicznych, które pomogły operatorom osiągnąć prędkości początkowo proponowane dla 4G. Wśród zastosowanych technik warto wskazać przede wszystkim agregację pasm w celu osiągnięcia większej przepustowości oraz korzystanie z ulepszonych anten MIMO. LTE Advanced jest kompatybilne z polityką widmowa przyjętą dla 3G, dzięki czemu operator na częstotliwościach 3G może uruchomić zarówno LTE jak i 5G.

Najnowsze wersje sieci 4G noszą nazwę LTE Advanced Pro, a ich prędkości mogą w niektórych przypadkach nawet przekraczać możliwości wczesnych wdrożeń 5G. W zależności od implementacji możliwe jest przekroczenie szczytowej prędkości 1 Gb/s. Dalej jednak mówimy o prędkościach chwilowych, w praktyce są one nie do utrzymania w codziennym używaniu.

Należy również zauważyć, że LTE-A i nowsze wersje standardu to nie tylko prędkość pobierania. Istnieje również duży nacisk na poprawę infrastruktury, aby pomieścić rosnącą liczbę użytkowników, urządzeń i rodzajów zasięgu wymaganych do oferowania szybkiej transmisji. LTE-A wykorzystuje również mieszankę tradycyjnych makrokomórek i znacznie ulepszonych małych komórek. Celem jest zaoferowanie lepszego zasięgu dużej prędkości na granicy zasięgu i większej przepustowości w zatłoczonych obszarach. Ta idea jest również podstawą najnowszych sieci 5G.

LTE i LTE Advanced w praktyce

Jakie parametry oferuje LTE/LTE Advanced w rzeczywistych warunkach? W polskich warunkach maksymalne, szczytowe prędkości przekraczają 500 Mb/s, ale typowe wartości są o wiele niższe i oscylują w okolicach 30-50 Mb/s. Na jakość połączenia wpływają różne czynniki, takie jak specyfikacja urządzenia łączącego się z siecią, bliskość masztu 4G oraz liczba innych osób, które aktualnie korzystają z sieci.

Jak sprawdzić, czy możesz skorzystać z LTE Advanced?

Na stronach internetowych większości operatorów komórkowych można znaleźć informacje i mapy przedstawiające zasięg sieci zarówno LTE, jak i LTE-A. Jeżeli jednak nie da się na tej podstawie sprawdzić, czy Twoja lokalizacja jest pokryta zasięgiem łączności 4G, można to sprawdzić z poziomu urządzenia. O ile dany smartfon oferuje wsparcie dla LTE Advanced, po włączeniu transmisji danych komórkowych obok paska zasięgu powinna pojawić się ikonka 4G+ lub LTE+, która oznacza właśnie transmisję z wykorzystaniem LTE-A.

Jakie smartfony obsługują standard LTE Advanced?

Aby odbierać sygnał LTE Advanced, potrzeba zatem nie tylko odpowiedniej lokalizacji, lecz także urządzenia wspierającego tę technologię. Jeszcze kilka lat temu obsługa sieci tego typu była zarezerwowana wyłącznie dla flagowych smartfonów największych producentów, jednak obecnie sytuacja zmieniła się radykalnie. Nie musi być to urządzenie z górnej półki cenowej – wsparcie dla tego standardu znajdziemy już również w budżetowych propozycjach. LTE Advanced jest elementem specyfikacji większości smartfonów produkowanych od 2015 roku, jednak przed zakupem warto dokładnie sprawdzić obsługiwane częstotliwości, pasma i technologie. Szukając urządzenia LTE + wybierajmy te, których modemy/routery mają kategorie 6 i wyższą.

Czy 5G zastąpi LTE?

Sieci 5G są następnym krokiem ewolucji łączności komórkowej – docelowo większość użytkowników urządzeń mobilnych będzie korzystać właśnie z tego standardu. Obecnie jednak LTE, LTE Advanced i 5G działają równolegle; co więcej, większość smartfonów wspiera również starsze sposoby łączności, takie jak 2G i 3G. Przez najbliższe kilka lat możemy spodziewać się utrzymania wysokiej liczby użytkowników LTE i stopniowego przechodzenia na 5G. Nawet po masowym wdrożeniu sieci piątej generacji łączność LTE prawdopodobnie dalej będzie używana w niektórych lokalizacjach i w warunkach, gdzie nowsze standardy nie są dostępne.