Nie wiadomo, czy się śmiać, czy płakać na wieść o tym, że Narodowy Plan Szerokopasmowy – zakładający do 2020 r. dostępność usług o przepływności co najmniej 30 Mb/s dla każdego – ma być realizowany z szerokim wsparciem technologii LTE. Spójrzmy od strony inżynierskiej, w perspektywie dnia dzisiejszego, na technologię, która dorobiła się statusu NGN, aby rozprawić się z marketingowym bełkotem, który przyćmiewa merytoryczną dyskusję o LTE.
Trochę teorii
Tomasz ŚląskiLTE jest systemem typu punkt-wiele punktów, co oznacza, że dostępne na danym sektorze pasmo jest współdzielone pomiędzy wszystkich aktualnie korzystających z niego użytkowników. Innymi słowy: maksymalne przepustowości w takim systemie dostępne są pod warunkiem, że w danym momencie pracuje aktywnie tylko jeden użytkownik i na dodatek w idealnych warunkach radiowych. W praktyce taka sytuacja nie występuje.
Systemy LTE mogą pracować teoretycznie na dowolnym zakresie częstotliwości (aczkolwiek wyznaczone są stosowne przedziały w określonych zakresach np. 750 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz, 3300-3800 MHz, 5000 MHz) oraz na teoretycznie dowolnej szerokości kanałów od 5 MHz (3,5 MHz efektywnie) do 40 MHz. Dodatkowo w najnowszej wersji standardu możliwe jest agregowanie kanałów z różnych pasm. Na dzień dzisiejszy możliwości agregacji nie są jeszcze w pełni rozwinięte, chociażby ze względu na trwające postępowanie (aukcję) nowych zakresów częstotliwości. LTE pozwala również na pracę w dwóch trybach FDD (Frequency Division Duplex) oraz TDD (Time Division Duplex) – tryby różnią się przede wszystkim tym, że pierwszy posiada osobny kanał dla nadawania i odbierania, a w drugim używany jest ten sam kanał dla nadawania i odbierania, co powoduje, że jest sporo wolniejszy. Dodatkowo –w odróżnieniu od klasycznych systemów WCDMA – LTE pozwala na wykorzystanie systemu wieloantenowego MIMO w konfiguracji nawet 4×4, czyli cztery anteny nadające i cztery odbierające.
Teoria a praktyka
Jacek PasekTeoria jest całkiem atrakcyjna. W najlepszym możliwym wypadku, czyli przy pełnej szerokości kanału, LTE może osiągać prędkości do nawet 600 Mb/s na sektor. Oczywiście, przy założeniu, że posiadamy 40 MHz pasma i dysponujemy stacją bazową MIMO 4×4 oraz urządzeniami klienckimi MIMO 4×4. Ale wróćmy z kosmosu na ziemię.
Zacznijmy od tego, jaką szerokością pasma można realnie dysponować. W Polsce dla LTE jest tego pasma niewiele. Na przykład grupa Polkomtela/Cyfrowego Polsatu dysponuje kanałem FDD o szerokości 20 MHz w zakresie częstotliwości 1800 MHz (czyli łącznie 20 MHz na kanał do klienta i 20MHz na kanał od klienta). Dodatkowo grupa Polkomtela/Cyfrowego Polsatu posiada systemy oraz modemy dla klientów pracujące w trybie MIMO 2×2 co powoduje, że maksymalna teoretyczna wydajność sektora w ich sieci wynosi 150 Mb/s (co było wręcz obrzydliwie nachalnie reklamowane w reklamówkach Polsatu). Jest to bardzo teoretyczna przepustowość, gdyż 150 Mb/s dostępne jest – jak wcześniej wspominaliśmy – dla jednego klienta przy założeniu, że spełnione są wszystkie laboratoryjne warunki.
Rewolucja? Skądże. Starzy znajomi!
W stosunku do systemów trzeciej generacji LTE dokonało znaczącego postępu technologicznego. W porównaniu do tego, co oferuje np. HSPA możliwości LTE wydają się olbrzymie. Jednakże w rzeczywistości możemy mówić co najwyżej o ewolucji. W LTE wykorzystano bowiem techniki znane już ze standardów Wi-Fi, polegające na tworzeniu małych sub-kanałów, w których transmitowane są dane. Te małe segmenty są multipleksowane za pomocą mechanizmu OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Jednak w odróżnieniu od Wi-Fi, w LTE każdy sub-kanał potrafi pracować z inną modulacją w zależności od warunków. W specyfikacji LTE dostępne są trzy rodzaje modulacji: QPSK, QAM16 i QAM64. Przy czym tylko modulacja QAM64 pozwala na osiąganie maksymalnych przepustowości, będąc jednoczenie najmniej odporną na błędy transmisji oraz wymaga wysokich parametrów odbieranego/nadawanego sygnału. Dla użytkowników oddalonych od stacji bazowej lub pracujących w trudnych warunkach terenowych częściej wybierana będzie "toporna" modulacja QPSK, w której można zapomnieć o wysokich parametrach transmisji.
