Den LTE ( Long Term Evolution ) er utviklingen av standard mobiltelefon GSM / EDGE , CDMA2000 , TD-SCDMA og UMTS .
LTE-standarden, definert av 3GPP- konsortiet , ble først sett på som en tredje generasjons "3.9G" -standard (fordi den er nær 4G ), spesifisert innenfor rammen av IMT-2000- teknologier , fordi i "versjoner 8 og 9" av standarden, oppfylte den ikke alle tekniske spesifikasjoner som ble pålagt International Telecommunication Union (ITU) for 4G-standarder . LTE-standarden er ikke satt i stein, 3GPP-konsortiet utvikler den kontinuerlig (generelt en ny versjon hver 12. til 18. måned).
I oktober 2010, ITU har anerkjent LTE-avansert teknologi (utvikling av LTE definert av 3GPP fra utgivelsen 10 ) som en 4G-teknologi i seg selv; deretter ga han inndesember 2010, til LTE- og WiMAX- standardene som ble definert før " IMT-Advanced " -spesifikasjonene og som ikke fullstendig oppfylte forutsetningene, den kommersielle muligheten for å bli betraktet som "4G" -teknologier, på grunn av en betydelig forbedring i ytelsen sammenlignet med de første “ 3G ” -systemer : UMTS og CDMA2000.
De mobile nettverk LTE markedsføres som "4G" av operatørene i mange land, f.eks Proximus , Base , VOO Mobile og Orange i Belgia, Swisscom og Sunrise i Sveits, Verizon og AT & T i USA, Videotron , Rogers og Fido Solutions i Canada, Orange , Bouygues Telecom , SFR og gratis mobil i Frankrike, Algérie Télécom i Algerie, Maroc Telecom , Orange og Inwi i Marokko ...
LTE bruker radiofrekvensbånd med en bredde som kan variere fra 1,4 MHz til 20 MHz i et frekvensområde fra 450 MHz til 3,8 GHz, avhengig av land. Det gjør det mulig å oppnå (for en båndbredde på 20 MHz ) en teoretisk bithastighet på 300 Mbit / s i " nedlink " ( nedlink , til mobilen). “True 4G”, kalt LTE Advanced, vil tilby en nedlinkhastighet som kan nå eller overstige 1 Gbit / s ; denne gjennomstrømningen vil kreve bruk av samlede frekvensbånd 2 × 100 MHz brede som er definert i versjon 10 til 15 (3GPP utgivelser 10 , 11, 12, 13, 14 og 15) av LTE Advanced- standardene .
LTE-nettverk er mobilnettverk som består av tusenvis av radioceller som bruker de samme radiofrekvensene, inkludert i nærliggende radioceller, takket være OFDMA (base til terminal) og SC-FDMA (fra terminal til terminal) radiokoding. Basert). Dette gjør det mulig å tildele til hver celle en større spektralbredde enn i 3G, varierende fra 3 til 20 MHz og derfor ha større båndbredde og mer gjennomstrømning i hver celle.
Nettverket består av to deler: en radiodel ( eUTRAN ) og en "EPC" nettverkskjerne ( Evolved Packet Core ).
EUTRAN- radiodelenRadiodelen av nettverket, kalt " eUTRAN ", er forenklet sammenlignet med de for 2G ( GERAN ) eller 3G ( UTRAN ) nettverk , ved integrering i " eNode B " -stasjonene til kontrollfunksjonene som tidligere var lokalisert i RNCs ( Radio Network Controllers ) av 3G UMTS-nettverk.
Radiodelen av et LTE-nettverk (se tegning) består derfor av eNode B , lokale eller eksterne antenner , optiske fiberkoblinger til lokale eller eksterne antenner ( CPRI- lenker ) og IP-koblinger som forbinder eNode B mellom dem (X2-lenker) og med kjernen nettverk (S1 lenker) via et backhaul nettverk .
EPC kjernenettverkKjernenettverket kalt “EPC” ( Evolved Packet Core ) bruker “ full IP ” -teknologier, dvs. basert på internettprotokoller for signalering, tale- og datatransport. Dette kjernenettverket muliggjør samtrafikk via rutere med eksterne eNodeB-er, nettene til andre mobiloperatører, faste telefonnettverk og Internett-nettverket.
EPC til en LTE-operatør består hovedsakelig av serviceportaler, Serving Gateways (SGW) som transporterer datatrafikk (brukerplan) og konsentrerer trafikken til flere eNodeBer, MMEer som styrer signalering (kontrollplan) og gir tilgang til databaser ( HSS) / HLR ) som inneholder identifikatorer og rettigheter til abonnenter. Én (eller flere) PGW-er fungerer som gateways til Internett- nettverket ; PGW har også rollen som å tildele IP-adresser til LTE-terminaler.
Den EPC tillater også, via andre gateways , terminal adgang til det LTE kjernenettverket ved å bruke andre typer radioaksess: Wi-Fi-tilgangspunkter eller Femtocells vanligvis forbundet via boksene ADSL eller FTTH .
Bruk av ende-til-ende IP-protokoll i kjernenettverket tillater, sammenlignet med 3G-nettverk, reduserte ventetid for internettilgang og LTE-taleanrop.
LTE-standarder, definert av 3GPP-konsortiet, er avledet av UMTS-standarder, men gir mange endringer og forbedringer, inkludert:
I motsetning til 3G HSPA og HSPA + , som bruker samme radiodekning som UMTS, krever LTE sine egne radiofrekvenser og antenner, men kan samlokaliseres med de i et 2G- eller 3G-nettverk.
De første LTE-nettverkene og terminalene som var tilgjengelige i 2012/2014, kunne bare overføre data over radionettverket (for eksempel GPRS- og Edge- protokollene reservert for dataoverføring på GSM-nettverk). De mobiloperatører som tilbyr 4G LTE tilgang recycle da deres 2G eller 3G (CDMA eller UMTS) til støtte stemmen sine abonnenter samtaler gjennom en prosedyre kalt "CSFB" ( Circuit Switch fall-back ): Den mobile terminalen "midlertidig kuttet forbindelsen til 4G LTE-radionettverk, tidspunktet for taleanropet på 3G-nettverket.
En ny standard blir distribuert: “ VoLTE ” ( Voice Over LTE ) som naturlig støtter tale, i tale over IP- modus , på LTE-nettverket, forutsatt at kompatible smarttelefoner brukes. Det gir raskere samtaler og gir også bedre talekvalitet ved bruk av AMR-WB ( Adaptive Multi-Rate Wideband ) bredbånd kodeker . Implementeringen begynte i slutten av 2014 på nettverkene til de viktigste nordamerikanske mobiloperatørene og er planlagt til Frankrike i 2015.
Den faktiske datahastigheten som observeres av brukeren av et LTE-nettverk kan reduseres veldig sammenlignet med de teoretiske bithastighetene som er kunngjort og definert av LTE-standardene. De viktigste faktorene som påvirker effektiv gjennomstrømning er som følger:
Terminalens type og kategori påvirker også maksimalt mulig gjennomstrømning; for eksempel støtter en kategori 1 LTE (UE " brukerutstyr ") terminal bare en binær hastighet på 10 Mbit / s, mens en annen i kategori 4 støtter 150 Mbit / s (se tabellen nedenfor ). På den annen side, jo høyere terminalen er, desto mer kompleks (kostbar) vil terminalen være og jo mindre vil dens autonomi være (på samme teknologiske nivå og like batterikapasitet).
Med LTE og 4G tilbys produsenter og operatører i Frankrike i 2013, reelle gjennomsnittlige nedlinkhastigheter målt på rundt 30 Mbit / s og gjennomsnittlige oppoverhastigheter på mellom 6 og 8 Mbit / s , med sterke variasjoner som kan forklares med årsakene oppført i forrige kapittel. Med generasjonene av terminaler ( kategori 4 , 5 og + ) har operatører siden 2014 tillatt en toppgjennomstrømning på opptil 150 Mbit / s ( kategori 4 terminaler ) og målretter 300 Mbit / s og mer på mellomlang sikt via “ Carrier aggregation ”( carrier aggregation ) som tilbys i LTE Advanced evolusjonen . Den teoretiske maksimale gjennomstrømningen av LTE Advanced- teknologi er større enn 1 Gbit / s .
Standardisering av 3GPP av en st versjonen av LTE-standarden ble ferdigstilt tidlig i 2008 (3GPP versjon / rel 8) og tilgjengeligheten av første utstyr for å teste LTE standard fant sted i 2009. I 2009 og 2010, flere nordamerikanske operatører som brukte CDMA2000- standarden, bestemte seg for å bytte til LTE-standarden så snart utstyret var tilgjengelig, og dermed forlate sin historiske teknologi: CDMA , som ga muligheten til å lage en global standard på grunnlag av LTE for mobilkommunikasjon.
Målet med LTE er å muliggjøre bruk av mobilt bredbånd , ved å bruke erfaringene fra 3G-nettverk for å tillate rask utvikling og med bakoverkompatibilitet av terminaler mot ekte fjerde generasjon 4G- nettverk " LTE Advanced ", Målet er å oppnå enda høyere hastigheter (> 1 Gbit / s ).
To eksklusive varianter av LTE-standarden er definert på radionivå : FDD ( Frequency Division Duplexing ) som bruker to forskjellige frekvensbånd for overføring ( opplasting ) og mottak ( nedlasting ) og TDD ( Time-Division Duplex ) som bruker en enkelt frekvens bånd med ressurser dynamisk tildelt til overføring eller mottak av data ( tidsdelingsmultipleksering ).
TDD-varianten har fordelen av å enkelt tilpasse seg ubalanserte opplastings- / nedlastingshastigheter , noe som ofte er tilfelle for smarttelefontrafikk som brukes til å konsultere Internett eller for å se videoer; alle underbærerne definert av OFDMA- modulering kan brukes til å overføre og motta med en fordeling av båndbredden mellom uplink og downlink- hastigheter som er definert av mobiloperatøren. Denne varianten krever mer presis synkronisering av alle komponentene i nettverket, inkludert mobilterminalene . Kina har valgt å favorisere denne varianten.
FDD-varianten var den første som ble markedsført (mer enn 90% av markedet i 2013), den er den enkleste å bruke i reléantenner og LTE-terminaler ; senterfrekvensene til sender- og mottaksfrekvensbåndene er atskilt med minst 30 MHz ; det involverer mindre alvorlige synkroniseringsbegrensninger mellom mobilterminalene og basestasjonene fordi terminalene bruker et frekvensbånd som er forskjellig fra reléantennens for overføring. I begynnelsen av 2014 er de nyeste smarttelefonene kompatible med de to variantene: FDD og TDD. På begynnelsen av 2010-tallet valgte Europa (via CEPT ) og Frankrike FDD-varianten og tilhørende frekvensbånd for europeiske nettverk.
Radiofrekvensbåndene som følger av 3GPP-standardene for LTE og LTE Advanced er svært mange ( mer enn 30 ) og spenner fra 450 MHz til 3,8 GHz . De som ligger i 450 til 900 MHz- sonen kan brukes i alle territorier og er spesielt egnet for landlige områder fordi de har større rekkevidde enn mikrobølger med høyere frekvenser. Dekningsradiusen til hver celle er variabel, fra noen hundre meter (optimale strømningshastigheter i tette byområder) opp til 30 km (landlige områder).
I EU resulterte diskusjoner om bruken av 700 MHz og 800 MHz frekvensbånd som tidligere ble brukt til UHF analog TV ( kanal 50-60 og kanal 61-69 ) i 2011, og deretter avsluttet. 2015, den gradvise tildelingen av disse spektralbåndene til 4G LTE-mobilnettverk. I Frankrike har kanalene på 800 MHz-båndet vært tilgjengelig siden begynnelsen av 2012, de på 700 MHz-båndet vil være tilgjengelig mellomapril 2016og midten av 2019, etter utgivelsen av det såkalte “ digitale utbyttet ”, oppnådd ved overgangen til digital TV (TNT) i alle europeiske medlemsstater.
De andre radiobåndene som er tilordnet LTE, har høyere frekvenser (mellom 2,5 og 2,7 GHz i Frankrike og innen EU); de er mer egnet for byer og urbane områder. For disse frekvensene er størrelsen på radiocellen (dekningsområde) noen få kilometer eller mindre (noen titalls meter for femtoceller og noen hundre for små celler ).
For å kunne bruke båndene på 900 og 1800 MHz , er det nødvendig å "omorganisere" spekteret ved å frigjøre frekvenser som først ble tildelt GSM (2G) og UMTS (3G). I mange europeiske land bruker mange operatører allerede deler av eller hele 1800 MHz frekvensbåndet for LTE; dette frekvensbåndet har vært det mest brukte i europeiske 4G / LTE-nettverk siden 2012.
I Frankrike ble det gitt tillatelse til å bruke deler av 1 800 MHz frekvensbånd til Bouygues Telecom av Arcep den14. februar 2013, med en igangkjøringsdato satt til 1 st oktober 2013. Dette frekvensbåndet har og vil ha i noen år en blandet bruk av 2G (GSM) og LTE. Bouygues Telecom, for eksempel, startet med å tildele 10 MHz dupleks av sitt 1800 MHz frekvensbånd til LTE, deretter fraapril 2014i visse geografiske områder har den utvidet andelen tildelt LTE til 15 MHz (til skade for GSM); denne autorisasjonen ble utvidet til de 4 franske operatørene fraMai 2016.
Band LTE n o 28 FDD. 3GPP 36.101-standarden som definerer dette frekvensbåndet, utviklet seg i 2015 for å ta hensyn til begrensningene til DTT i Europa. Den duplekseren ved hjelp av de lave frekvenser i båndet 28 (2 x 30 MHz ) blir brukt i Europa.
Dette frekvensbåndet kan brukes til LTE og LTE Advanced . Det har blitt tilgjengelig, avhengig av region, mellomapril 2016 (Paris-regionen) og juni 2019 (i Nord-Frankrike).
DistribusjonsforpliktelserInnehaverne av dette frekvensbåndet er pålagt å sørge for en minimumsdekning av deres høyhastighets mobilnett, i henhold til forskjellige kriterier som er tilbakekalt i vedlegget til overføringstillatelsene utstedt av ARCEP:
Frist | 17. januar 2022 | 17. januar 2027 | 8. desember 2030 |
---|---|---|---|
Metropolitan befolkning | 98% | 99,6% | |
Prioritetsområde | 50% | 92% | 97,7% |
Befolkningen i hver avdeling | 90% | 95% | |
Prioriterte veier | 100% | ||
Kommuner i programmet "hvite soner" | 100% | ||
Toglinjer (nasjonal dekning) | 60% | 80% | 90% |
Toglinjer (regional dekning) | 60% | 80% |
De prioriterte vegaksene er motorveiene, hovedveksaksene som forbinder fylkeseteret (prefektur) til distriktshovedstedene (underprefekturene) i hver avdeling, og veidelene som sirkulerer i gjennomsnitt årlig minst 5000 kjøretøy per dag. Hvis flere veier forbinder en prefektur til en underprefektur, må innehaveren dekke minst en.
Daglige toglinjer refererer til ikke-underjordiske deler av linjene der:
Hvis en toglinje skulle stenges, gjelder ikke dekningsplikten for den linjen lenger.
800 MHz båndBand LTE n o 20 FDD. Dette frekvensbåndet er dedikert til LTE og LTE Advanced og har vært tilgjengelig sidenjanuar 2012.
1800 MHz båndBånd LTE nr . 3 FDD. Dette frekvensbåndet har blandet bruk 2G (GSM) og LTE.
Fra 1 st oktober 2013 til 24 mai 2016På Fastlands-Frankrike har Bouygues Telecom hatt nytte siden slutten av 2013 av en 21,6 MHz dupleksbåndbredde som den kan bruke for GSM og LTE (det var noen lokale unntak frem tiljuli 2015). Siden1 st januar 2015, Drar Free Mobile også fordeler av en 5 MHz dupleksbåndbredde (det var noen lokale unntak i Nice og Paris tiljuli 2015).
Siden november 2014, ble selskapet Free Mobile autorisert til å bruke 5 MHz dupleks i frekvensbåndet på 1800 MHz kombinert ( samlet ) med frekvensene det har i båndet på 2600 MHz for å teste, uten kommersielt formål, teknologien LTE Advanced .
Siden 25. mai 2016I hele Frankrike, kan Bouygues Telecom, Orange og SFR dele dette frekvensbåndet mellom GSM og LTE. Gratis mobil drar fordel av en 15 MHz dupleksbåndbredde i dette frekvensbåndet som har blitt brukt gradvis siden midten av 2016. Frekvensbåndene til de andre 3 operatørene er redusert til 20 MHz dupleks.
2100 MHz båndBand LTE n o en FDD. Frekvenser i 2100 MHz-båndet har historisk blitt brukt til UMTS. Likevel siden16. juni 2017, Arcep har autorisert operatørene Bouygues Télécom og SFR til å bruke disse frekvensene, eller deler av disse frekvensene, for 4G; Orange fikk samme autorisasjon den14. september 2017. Arcep har antydet at andre operatører ( gratis mobil ) også kan be om det.
2600 MHz båndBand LTE n o 7 FDD. Dette frekvensbåndet er dedikert til LTE og LTE Advanced .
L ' Arcep i sine avgjørelser av22. desember 2011 og 17. januar 2012gis en teoretisk roaming rett i 800 MHz-båndet for den gratis mobiloperatøren på SFR s 4G nettverk , fordi den ARCEP utlysning gir for denne høyre for operatøren å ha oppnådd en lisens til å operere. bruk av frekvenser i 2-600 MHz-båndet og ikke i 800 MHz-båndet ; i 2018 ble ikke denne retten brukt av Free mobile, som har roamingavtaler med Orange.
Den større tilgjengeligheten av høye frekvenser (f.eks. 2600 MHz ) har gjort det mulig å tildele bredere frekvensbånd til hver mobiloperatør (15 eller 20 MHz dupleks i Frankrike); disse båndene støtter flere underbærere (se OFDMA- artikkelen ) og tillater derfor høyere hastigheter sammenlignet med 800 MHz frekvensbåndet, som i Frankrike er delt inn i 10 MHz tosidige underbånd per operatør.
På den annen side har de lave frekvensene et større område (en bedre forplantning i atmosfæren) og gjør det dermed mulig å dekke soner med større overflate fordi dempningen av de elektromagnetiske bølgene mellom 2 antenner avtar med bølgelengden; en lavere frekvens (derfor en høyere bølgelengde) tillater operatører å nå flere abonnenter med samme antall antenner.
LTE terminaler (kalt User utstyr eller UE i 3GPP spesifikasjoner) kan være telefoner ( smarttelefoner ), tabletter , USB-modem nøkler eller andre typer fast eller mobilt utstyr ( GPS , datamaskin, videoskjerm, etc.).
3GPP og ETSI i utgivelsesstandardene 8 ( versjon 8 ) har definert 5 klasser av LTE-terminaler som tilsvarer de maksimale hastighetene (oppstrøms og nedstrøms) som utstyret må støtte og til den type antenne det integrerer. Enhver terminal, uansett kategori, må kunne tilpasse seg de seks spektralbredder fra 1,4 til 20 MHz , definert av 3GPP. Datahastighetene oppført i tabellen antar en båndbredde på 20 MHz per overføringsretning ( FDD- modus ) og optimale radiooverføringsforhold.
Kategori | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Topphastigheter (Mbit / s) | Fallende | 10 | 50 | 100 | 150 | 300 |
Beløp | 5 | 25 | 50 | 50 | 75 | |
Funksjonelle egenskaper | ||||||
Radiobåndbredde etter overføringsretning | 1,4 til 20 MHz | |||||
Modulasjoner | Fallende | QPSK, 16QAM, 64QAM | ||||
Stiger | QPSK, 16QAM | QPSK, 16QAM, 64QAM | ||||
Antenner | ||||||
2 × 2 MIMO | Nei | Ja | ||||
4 × 4 MIMO | Nei | Ja |
Hastighetene er proporsjonale med bredden på frekvensbåndet som er tildelt hver mobiloperatør; for eksempel i Frankrike er båndbredden tildelt hver operatør i 800 MHz-båndet 10 MHz dupleks, som halverer toppgjennomstrømningen for hver kategori terminaler når den brukes i dette frekvensbåndet.
Tolv nye kategorier av LTE-terminaler er definert av 3GPP- versjon 10, 11 og 12 ( LTE Advanced ) standarder, de er beskrevet i LTE Advanced- artikkelen .
Mange utstyrsprodusenter (Alcatel-Lucent, Ericsson, Nokia Siemens Networks , Huawei, etc.), teleoperatører (Verizon, AT&T, Orange, Vodafone, T-Mobile, NTT-DoCoMo, China Mobile, etc.) og produsenter av elektroniske brikker ( Qualcomm , Samsung ), har jobbet og jobber sammen innen 3GPP for å fullføre standardiseringen av LTE ( Long Term Evolution ) og LTE Advanced nettverk og terminaler .
Det britiske selskapet Vodafone kunngjorde i 2009 at det i laboratoriene hadde fullført evalueringer av LTE-produkter beregnet på de fleste europeiske land der det opererer.
Den japanske operatøren NTT DoCoMo begynte å markedsføre LTE i slutten av 2009 i Japan , den hadde mer enn 6 millioner LTE-abonnenter ioktober 2012.
De 15. desember 2009, TeliaSonera begynner markedsføring i Sverige og Norge tilbyr tilbud om LTE-utstyr og terminaler, og fortsetter med utvidelser til andre tett befolkede land i Nord-Europa. For teknisk støtte til den nyeste tredje generasjons teknologien har TeliaSonera stolt på Ericsson ( Stockholm ) og Huawei ( Oslo ), mens mottaksenheter ( USB ) (LTE-nøkler) er levert av Samsung .
I USA har selskapet Verizon Wireless lanserte den første LTE kommersielle tilbud i slutten av 2010 som trakk på slutten av 3 th kvartal 2012, mer enn 16 millioner abonnenter ( 1 st LTE globale nettverk) og 47,9 millioner abonnenter i begynnelsen av 2014. De tre andre største amerikanske mobiloperatørene ( AT&T , Sprint og T-Mobile US ) lanserte også et LTE-tilbud mellom slutten av 2011 og midten av 2012.
En studie av bruken av LTE-terminaler i et reelt miljø på AT&T og Verizon-nettverkene viste på slutten av 2011 ganske høye reelle hastigheter, fra 10 til 40 Mbit / s (topp) i mottak ( nedlasting ) og opptil 10 Mbit / s i overføring ( opplasting ).
I Frankrike kunngjorde Orange og Bouygues Telecom22. mars 2012 sin intensjon om å markedsføre et LTE-tilbud innen begynnelsen av 2013 og åpningen av pilotnettverk fra Juni 2012(henholdsvis i Marseille og Lyon). SFR kunngjorde også sluttenmars 2012plan for distribusjon, fra 2012, av to LTE-nettverk i Lyon og Montpellier. Free Mobile går inn i LTE-markedet den3. desember 2013. På slutten av den to e kvartal 2014, Frankrike hadde 3,7 millioner LTE abonnenter.
I Belgia ble 4G / LTE lansert av Belgacom den5. november 2012 med til å begynne med dekningen av 258 belgiske byer og kommuner.
LTE hadde erobret på slutten av to e kvartal 2012, 27 millioner abonnenter over hele verden, inkludert over 15 millioner i Nord-Amerika, deretter 58 millioner abonnenter over hele verden ved utgangen av 2012 (omtrent halvparten av dem i Nord-Amerika).
Antall abonnenter på LTE-nettverk over hele verden har overgått 250 millionerMars 2014, inkludert mer enn 100 millioner i Nord-Amerika og 16 millioner i Europa; den globale summen når 1.292 milliarder abonnentermars 2016.
I juni 2017, var det 2,37 milliarder LTE- og LTE-Advanced-abonnenter over hele verden.
521 mobiloperatører over hele verden markedsførte et LTE-tilbud i august 2016 inkludert mer enn 100 nettverk i Europa, deretter mer enn 790 operatører i begynnelsen av 2020.
I juni 2020, var det 5,55 milliarder LTE- og LTE-Advanced-abonnenter over hele verden.