Гигабитный LTE: скоростное будущее по версии Qualcomm

В январе этого года в Сиднее состоялось мероприятие Gigabit LTE Experience, где компании Telstra, Ericsson и Netgear продемонстрировали первое в мире коммерческое мобильное устройство и сеть, поддерживающие гигабитное LTE-соединение. С тех пор уже было сделано немало, и 2017 год компания Qualcomm может смело называть годом гигабитного LTE.

Сегодня уже 41 оператор в 24 странах мира, в том числе в России, развертывает или тестирует гигабитный LTE. В число компаний, которые объявили о запуске в коммерческую эксплуатацию гигабитных LTE-сетей, вошли МегаФон и МТС, причем МТС и ВымпелКом протестировали технологию LAA, которая является одной из ключевых для реализации гигабитного LTE с использованием нелицензируемого спектра.

В настоящий момент в мире имеется 16 устройств с поддержкой гигабитного LTE, включая 10 Android-смартфонов премиум-класса с поддержкой гигабитного LTE на базе чипсета Qualcomm Snapdragon 835 с модемом Snapdragon X16 LTE. В нашей стране на данный момент уже продается несколько смартфонов премиум-класса с поддержкой гигабитного LTE: например, Sony Xperia XZ Premium.

В чем же состоят преимущества гигабитного LTE? Это и значительно более быстрая скорость загрузки контента, и большая эффективность работы сети в целом, и высокая спектральная эффективность. Это было подтверждено исследованием среди пользователей, которое было проведено по инициативе Qualcomm Technologies компанией Signals Research Group (SRG), обладающей значительным опытом в области тестирования производительности беспроводных сетей. В ходе тестирования сравнивались смартфон с поддержкой гигабитного LTE (16-я категория LTE), такой как Samsung Galaxy S8 на платформе Snapdragon 835 (в России на Exynos 8895), с другим смартфоном, который поддерживает 12-ю категорию LTE (где максимальная скорость загрузки — до 600 Мбит/с). Последний представляет LTE-возможности некоторых недавних флагманских смартфонов, работающих не на Android.

В ходе тестирования SRG выполнила ряд тестовых сценариев, которые в основном были ориентированы на проверку опыта использования устройства потребителем:

Загрузка из Google Play Store (загрузка мобильной игры — ~ 350 МБ)
Загрузка с Google Диска (загрузка файла размером 2 ГБ, загрузка 3 видеороликов)
Потоковая передача на YouTube (4K 360° видео)
Потоковое видео (видео с кодировкой 15 Мбит/с)

В нижеприведенной таблице можно увидеть более высокую производительность и лучший пользовательский опыт в случае с Galaxy S8, поддерживающим гигабитный LTE, по сравнению со смартфоном 12-й категории в сети, поддерживающей 4×4 MIMO на одной несущей частоте LTE с модуляцией 256-QAM для достижения максимальной скорости загрузки 400 Мбит/с. Именно поэтому, несмотря на то что это сеть LTE не гигабитная, устройство с поддержкой гигабитного LTE способно обеспечить более высокую производительность, чем смартфон 12-й категории:

В условиях очень хорошего сигнала у Samsung Galaxy S8 с поддержкой 4×4 MIMO появился дополнительный слой потоков передачи данных в дополнение к существующим. Таким образом, используя тот же объем спектра, устройство передавало больше данных по сравнению со смартфоном 12-й категории. Работая на границе соты, две дополнительные антенны помогли поддерживать соединение на более сильном, чистом сигнале от вышки. Эта технология называется «четырехканальное разнесение приема» (4-way receive diversity). Благодаря ей Galaxy S8 может принимать больше потоков данных и повышать скорость загрузки. На рисунке 1 показаны фактически наблюдаемые ранги MIMO (Rank 1 означает 1 поток данных, Rank 2 означает 2 потока данных и т. д.) для обоих смартфонов в разных радиоусловиях.

По итогам тестирования было заключено, что пользователи Samsung Galaxy S8 получают лучший пользовательский опыт, а это означает:

Более быструю загрузку
Лучшее качество видео
Благодаря технологии 4×4 MIMO Galaxy S8 использует меньше ресурсов сети, тем самым увеличивая её общую пропускную способность

Технология гигабитного LTE с технологией LAA (лицензируемый доступ) и технология LTE Advanced Pro объединяют нелицензируемый спектр (диапазона 5 ГГц) с лицензируемым спектром посредством агрегации несущих частот для увеличения пропускной способности сети. Все больше сетей развертывают малые соты LAA, повышая производительность для пользователей смартфонов и увеличивая пропускную способность, тем самым обеспечивая оптимизацию сетевых ресурсов.

Загрузка из Google Play была протестирована путем сравнения Galaxy S8 со смартфонами 12-й категории на малой соте с использованием технологии LAA в полосе 20 МГц лицензируемого спектра, а также трёх несущих нелицензируемого спектра по 20 МГц каждая. Таким образом, в общей сложности было использовано 80 МГц спектра.

Хотя средняя скорость загрузки в случае использования технологии LAA с Galaxy S8 составила 285 Мбит/с, настоящая польза от LAA заключается в другом. LAA распределяет трафик между полосами лицензируемого и нелицензируемого спектров, повышая пропускную способность соединения на лицензируемых частотах, что в свою очередь повышает скорость передачи данных для других пользователей в этих диапазонах.

Кроме того, SRG проанализировала операторские преимущества по спектральной эффективности в различных радиоусловиях: хороших — у базовой станции, средних – в середине соты, и плохих — на границе соты. Исследование показало значительное преимущество (до 50 процентов) в эффективности использования спектра со смартфоном Samsung Galaxy S8, поддерживающим гигабитный класс LTE. Был обеспечен лучший пользовательский опыт не только для тех, кто использует смартфоны с поддержкой гигабитного LTE, но, что очень важно, и для всех других пользователей сети. На рисунках ниже показана нормализованная пропускная способность в ресурсных блоках сети (RB) физического уровня в различных радиоусловиях. Скорости передачи данных, нормализованные к ресурсным блокам сети (RB), — это предполагаемые скорости передачи данных в случае, когда мобильными устройствами были задействованы все доступные сетевые ресурсы (RB) в сети:

Результаты тестирования, полученные на реальной сети, идеально доказывают преимущества технологии гигабитного LTE.

Гигабитные LTE смартфоны обеспечивают пользовательский опыт лучше, чем смартфоны 12-й категории:

Более быстрая загрузка
Меньшее количество используемых сетевых ресурсов

Чем больше гигабитных LTE смартфонов на сети, тем лучше всем пользователям этой сети, независимо от того, какое у них устройство

Эффективность использования спектра увеличивается на 30-40 процентов
Улучшенная пропускная способность сети и возможность быстрее обслуживать других пользователей

Гигабитный класс LTE с технологией LAA обеспечивает лучший пользовательский опыт по сравнению с устройствами без поддержки LAA: