4G nie tak blisko

Co ciekawe, technologia LTE, która ma zrewolucjonizować rynek telefonii komórkowej, formalnie nie należy do grupy rozwiązań czwartej generacji (4G), choć często jest za taką określana przez samych producentów infrastruktury.

Biorąc pod uwagę najszybsze obecnie sieci HSPA+ (do 42 Mb/s w warstwie radiowej, przy wykorzystaniu 2x2 MIMO i modulacji 64QAM), to, co oferuje "zwykłe" LTE, wygląda imponująco. Jednak według ITU (International Telecommunication Union) to wciąż za mało, aby nazwać tę technologię systemem komórkowym czwartej generacji. Trzymając się ściśle norm ustalonych przez organizacje standaryzacyjne, Long Term Evolution należałoby określać jako 3,9G lub Super 3G. Warto także dodać, że mobilna wersja systemu WiMAX (IEEE 802.16e) również nie spełnia wymagań ITU w kwestii standardów 4G (tzw. IMT-Advanced).

Specyfikacja IMT-Advanced wyprzedza LTE o rząd wielkości w niemal każdym aspekcie. Dlatego też organizacja 3GPP pracuje obecnie nad rozwiązaniem LTE-Advanced, które ma szansę stać się pierwszym, prawdziwym systemem komórkowym czwartej generacji. Jej pełna specyfikacja zostanie zamieszczona w dokumencie 3GPP Release 10, a o komercyjnych wdrożeniach mało kto obecnie myśli. Jedynym, ale bardzo znaczącym pokazem możliwości systemów komórkowych 4G był system zbudowany przez specjalistów japońskiego operatora NTT DoCoMo. Pod koniec 2007 r., dzięki eksperymentalnemu systemowi 4G, operator uzyskał szybkość przesłania danych na poziomie 5 Gb/s do odbiornika poruszającego się 10 km/h.

Formalne wymagania wobec LTE-A są bardzo wygórowane: przepustowość kanału 1 Gb/s w dół i 500 Mb/s w górę; szerokość pasma do 100 MHz przy transmisji do abonenta i 40 MHz w drugą stronę; opóźnienia 5-10 ms; zasięg komórki do ok. 1 km; praca w różnych pasmach, do 8x8 MIMO (downlink) z formowaniem wiązki.

Idea LTE-Advanced ma duże wsparcie, zarówno ze strony dostawców i operatorów (m.in.: Alcatel-Lucent, Ericsson, Nokia Siemens Networks, Verizon, T-Mobile, Vodafone), jak i instytucji rządowych. W roku 2010 Unia Europejska zamierza wydać 18 mln euro na badania nad standardem LTE-Advanced.

A po co LTE...

... skoro mamy prawdziwy wysyp sieci komórkowych oferujących systemy HSPA (w tym coraz częściej HSPA+)? Z ich zalet korzysta obecnie ponad 300 operatorów w 127 krajach, a liczba urządzeń przystosowanych do obsługi HSPA (telefony komórkowe, laptopy, modemy) szacowana jest na ok. 1,5 tys. Specjaliści z GSM Association prognozują, że w I kw. 2010 r. liczba użytkowników HSPA przekroczy 200 mln. Gdy weźmiemy jednak pod uwagę wyliczenia analityków ABI Research, mówiące o tym, iż w całym 2008 r. za pomocą sieci mobilnych przesłano 1,3 EB danych, a już za 5 lat podobna ilość ma dotyczyć wartości miesięcznych (1,6 EB/miesiąc), to potrzeba inwestycji w Long Term Evolution staje się w pełni klarowna.

Na tle dotychczasowych rozwiązań sieciowych LTE wyróżnia się co najmniej kilkoma ciekawymi rozwiązaniami. Ważnym elementem sieci jest zastosowanie do przesyłania sygnału modulacji OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Modulator OFDM dzieli sygnał użyteczny na wiele podnośnych, znajdujących się blisko siebie, ale nie "przeszkadzających sobie" (podnośne są ortogonalne, czyli prostopadłe względem siebie, ich funkcja autokorelacji dąży do zera). Przesyłane dane są dzielone na poszczególne podnośne, dzięki czemu szybkość przesyłu informacji dla danej podnośnej jest bardzo mała, co w znacznym stopniu redukuje zakłócenia interferencyjne. Zapewnienie liniowości systemu i odpowiednich detektorów użytecznego sygnału pozwala wyeliminować zjawisko wielodrogowości, które w sieciach bez OFDM może mocno zniekształcać przekaz (odbite sygnały dochodzą do odbiornika z różnymi fazami).