LTE TDD: шагнем в будущее

Когда разрабатывался стандарт LTE, много говорилось о таких его преимуществах, как совместимость и глобальная применимость: вместо зоопарка технологий третьего поколения, несовместимых между собой (тут только навскидку приходят на ум WCDMA, TD-SCDMA, CDMA2000 EV-DO плюс различные разновидности WiMAX) была перспектива получить единый стандарт, работающий по всему миру, что было бы удобно для производителей оборудования, операторов и абонентов.

Отчасти это получилось, но проблема возникла, как и следовало ожидать, в частотах: для широкополосного доступа, какие бы технологии модуляции и сжатия данных ни использовались, требуется широкая полоса частот, найти и освободить которые – та еще задача. Поэтому для LTE было выделено аж несколько десятков различных частотных диапазонов, а также разработано две различных системы дуплекса, то есть, одновременной передачи данных в прямом и обратном каналах.

Более распространены (90% от общего числа) сети FDD (Frequency Division Duplex) – это частотное разделение, при котором для прямого и обратного канала используются различные полосы частот: то есть, передача происходит на одной частоте, а прием – на другой. Преимущество такой технологии заключается в симметричности канала связи: скорость передачи данных как от абонента, так и к абоненту может быть одинаково высокой. Однако это же является и недостатком: большинство абонентов в основном загружают данные из сети, а не в сеть, поэтому большая скорость в обратном канале им не нужна. При этом для строительства сети FDD нужно найти парные частоты, и значительная часть дефицитного частотного ресурса будет использоваться неэффективно, то есть, простаивать.

TDD – что к чему

Сети TDD (Time Division Duplex) используют временное разделение – то есть, и прием, и передача ведутся на одних и тех же частотах, но попеременно: сеанс передачи делится на таймслоты, и одни из них используются для передачи, а другие для приема. Длительность таймслота измеряется миллисекундами, поэтому с точки зрения абонента передача данных выглядит одновременной. Главное преимущество TDD заключается в том, что оператор может управлять соотношением таймслотов, выделенных на прием и передачу и таким образом полностью использовать частотный ресурс. При этом для сопоставимых скоростей передачи данных требуется вдвое меньшая полоса частот, и не требуется искать парные частоты.

«Для того, чтобы развернуть сеть с числом ресурсных блоков LTE 25 (5 МГц) оператору при FDD необходимо 5 МГц для Uplink, и 5 МГц для Downlink (итого 10 МГц), в то время как при TDD необходимо только 5 МГц. Это позволяет оператору экономить частотный ресурс (соответственно и деньги на получение разрешения). С другой стороны, при таком решении существенно страдает скорость передачи данных DL/UL, из-за того, что частотный ресурс разделен между передачей вверх и вниз, также значительно увеличивается время ping, усложняются алгоритмы работы базовой станции (так как TDD имеет ряд отличий на радиоинтерфейсках), увеличиваются требования по синхронизации», – комментирует пресс-служба МТС (оператор имеет сети и TDD, и FDD).

«В целом производительность FDD чуть лучше, но далеко не всегда возможно иметь два парных канала. Поэтому для случая непарных частот LTE TDD является наиболее подходящей технологией радиодоступа. На сегодняшний день большинство LTE операторов запустили сети в стандарте FDD, но интерес к TDD неуклонно растет. Из 213 коммерчески запущенных в мире LTE сетей 21 – это LTE TDD, а в 10 сетях применено совместно использование FDD и TDD», – говорит Артем Кузнецов, руководитель группы по развитию бизнеса Ericsson в области мобильного ШПД в регионе Северная Европа и Центральная Азия.

«Наша компания сознательно сделала ставку на LTE TDD, так как именно за этим стандартом мы видим будущее беспроводной связи на ближайшее время. Прямым подтверждением правильности нашего выбора является поддержка TD-сетей четвёртого поколения ведущими мировыми операторами и всеми крупными производителями телекоммуникационного оборудования. Количество сетей LTE TDD в мире неуклонно растёт, и мы тоже, на примере собственной сети, намерены показать пользователям по всей России преимущества этого стандарта», – рассказал генеральный директор «Основы Телеком» Михаил Петров.

В настоящее время можно отметить рост интереса к технологии LTE TDD в мире – производители уже готовы предоставить готовые решения, а крупнейшие операторы либо тестируют, либо уже развертывают коммерческие сети. Технология обладает рядом существенных отличий в сравнении с LTE FDD, связанных с использованием спектра и может быть использована как самостоятельно, так и как комплиментарная технология с LTE FDD. Производители отмечают потенциал рынка, на который ориентирована технология – он достаточно высок, а растущие потребности абонентов в высокоскоростной передаче данных требуют использования новых частотных ресурсов. Общий же частотный ресурс, стандартизированный под LTE TDD, значителен и составляет 849 МГц против 2х427 МГц для LTE FDD.

Оборудование радиоподсистем двух технологий идентично на 90% и лишь на 10% различается на уровне протоколов обеспечения работы радиочасти, опорная же сеть является унифицированной для обоих стандартов. При этом в технологии LTE TDD доступен такой же функционал, что и в LTE FDD, а также поддерживается полное взаимодействие с сетями 2G/3G – роуминг, хэндовер, балансировка нагрузки и прочие функции. Все это позволяет говорить о зрелости индустрии LTE TDD и ее коммерческой пригодности, также это доказывают реализованные коммерческие проекты для таких операторов, как Softbank в Японии, STC и Mobili в Саудовской Аравии, Aero2 в Польше и других.

TDD на расхват

Решения на базе LTE TDD можно использовать несколькими способами. Во-первых, непосредственно как технологию мобильного широкополосного доступа для обеспечения услуг передачи данных. Во-вторых, для организации транспортной сети (Mobile Backhaul).

Применение технологии LTE TDD в качестве решения мобильного широкополосного доступа вполне обосновано – тестирование оборудования на пилотных и коммерческих сетях показывает отличную поддержку мобильности и высокие скорости передачи до 130 Мбит/с для MIMO2x2 и до 220 Мбит/с для MIMO4x4 в направлении от базовой к мобильной станции (ширина радиоканала 20 МГц). При этом сеть LTE TDD полностью поддерживает ассиметричную модель широкополосной передачи данных – существует возможность регулирования полосы пропускания между UL и DL.

Второе решение – использование технологии LTE TDD в качестве транспортной сети для точек доступа Wi-Fi или базовых станций сотовых сетей связи – может быть очень эффективным в случае необходимости быстрой организации транспортных каналов или отсутствии возможности проложить проводной канал. Поддерживается возможность организации транспортных каналов в режиме прямой и непрямой видимости, в режиме точка-точка или точка-многоточка.

Идея использования LTE TDD в качестве транспортной сети для Wi-Fi точек доступа основана на том, что на первоначальном этапе устройства LTE TDD будут достаточно дорогими, и их доля на рынке будет небольшой, в тоже время количество персональных устройств со встроенными чипсетами Wi-Fi велико и стремительно растет. Стоимость точек доступа Wi-Fi существенно меньше стоимости базовых станций, поэтому емкость системы LTE TDD можно использовать в качестве транспорта для точек доступа Wi-Fi. Решение для реализации транспортной сети на базе LTE TDD для Wi-Fi планирует, к примеру, использовать China Mobile в Китае. Оператор и рассчитывает установить 10 млн точек доступа W-iFi в ближайшие 4 года.

Что касается организации транспортных каналов для базовых станций стандартов 2G, 3G и LTE, то такое решение так же может быть очень эффективно на первоначальном этапе, пока трафик базовых станций невелик. Такое решение, например, тестирует компания STC в Саудовской Аравии. Такой же подход в России некоторые операторы успешно применяют при использовании технологии WiMAX, и в дальнейшем эти сети будут мигрировать к технологии LTE TDD.

http://tdaily.ru