Категории 4G LTE и LTE-Advanced

Ранее мы уже писали статью о технологии 4G LTE, её особенностях, частотных диапазонах и т.д. Однако, в последнее время многие пользователи и клиенты, в том числе в комментариях, задают вопросы о технологии LTE-Advanced, в частности об агрегацию частотных диапазонов и категориях LTE, как они работают, в чём разница и зачем это всё нужно.

В данном материале мы постарались в удобной табличной форме собрать наиболее необходимую информацию по категориям LTE. Жирным выделены категории LTE, которые в России сейчас наиболее актуальны и перспективны. В условиях, когда запуск 5G-сетей в нашей стране откладывается год за годом и в данный момент нет никакой ясности даже не по срокам, а по принципиальным аспектам внедрения 5G в России, в частности, на каких частотах он будет работать, кто и когда получит коммерческие лицензии, кто будет заниматься развитием инфраструктуры, развитие сетей 4G LTE не потеряет актуальность в ближайшие 5-7 лет. А развиваться они будут в основном путём перехода на более высокую категорию LTE со стороны операторов. Таким образом они смогут без существенных изменений инфраструктуры нарастить ёмкости базовых станций, скорости доступа и качество обслуживания в периоды пиковых нагрузок.

Указанные в таблице значения являются максимальными. Т.е. даже если у Вас на месте есть агрегация частотных диапазонов, идеальный сигнал и соответствующее оборудование с поддержкой MIMO 8×8 и модуляцией сигнала 256QAM, это вовсе не значит, что у Вас скорость соединения будет, к примеру 2000 Мбит/с (LTE cat.20). Реальная скорость интернета в сетях 4G LTE зависит от многих факторов. Подробнее об этом тут.

Параллельно с развитием сетей 4G LTE со стороны операторов продолжит развиваться и сегмент потребительских (клиентских) устройств доступа в Сеть. Это коснётся и смартфонов, в которых даже в бюджетных моделях будет появляться поддержка LTE-Advanced с агрегацией частот, но так же и стационарных 4G-роутеров и портативных 4G-модемов. Первое поколение 4G-модемов в России (2012-2013 годы) соответствовало категории LTE cat.3 с максимальной скоростью загрузки 100 Мбит/с. Однако, фактически с 2014 года все актуальные 4G-модемы перешли на категорию LTE cat.4. При этом перехода на LTE cat.5 или cat.6 в этом сегменте не произошло до сих пор. Развиваться продолжили стационарные и портативные 4G-роутеры, которые сейчас дотягиваются даже до категории LTE cat.16. Правда для России более актуально пока LTE cat.6 и cat.9, но в будущем, когда операторы массово подготовят сети, появятся и модели 4G-роутеров более высоких категорий, которые смогут предоставить пользователям в реальных условиях скорости доступа в интернет свыше 300 Мбит/с по воздуху.

Увеличение пропускной способности сетей LTE достигается за счёт трёх основных механизмов:

• агрегация (суммирование) частотных диапазонов
• применение технологии MIMO
• модуляции сигнала

В совокупности эти механизмы позволяют многократно увеличить производительность и пропускную способность устройств фактически без изменения их форм и размеров. Разве что переход от MIMO 2×2 к MIMO 4×4 и MIMO 8×8 связан с увеличением количества приёмо-передающих антенн. Но современные антенны в мобильных устройствах достаточно компактны и располагаются на печатной плате, а значит практически не занимают лишнего места. Изменение методов модуляции иногда даже не связано с физическими возможностями чипа (процессора), а может быть реализовано программно на уровне прошивки устройства.

Стоит отметить, что далеко не все категории LTE и LTE-Advanced массово используются операторами в мире. Некоторые категории имеют очень узкую специализацию и используются в отдельных отраслях или даже локациях, например на больших предприятиях и комбинатах для внутренней связи.