Стандарты LTE FDD и LTE TDD: различия и преимущества

Что такое LTE FDD и LTE TDD?

В 4G-сетях обмен данными с базовой станцией сотового оператора возможен двумя способами: при помощи частотного разделения и временного разделения. Первый способ обозначается как FDD — аббревиатура от Frequency-division duplexing. Второй способ называется Time-division duplexing, или TDD.

LTE FDD подразумевает наличие двух разных частотных диапазонов для приема и передачи данных. Например, в наиболее популярном стандарте LTE FDD (Band 7) прием данных производится на частоте 2620–2690 МГц, а передача — на частоте 2500–2570 МГц. Благодаря использованию отдельных частотных диапазонов, загрузка и отправка данных происходит параллельно и независимо друг от друга. Другими словами, ваше мобильное устройство (смартфон, модем) слушает и говорит одновременно.

В свою очередь, LTE TDD использует один и тот же частотный диапазон и для приема, и для передачи данных. Вместо разных частотных диапазонов, здесь используются временные интервалы: сначала ваше устройство передает данные базовой станции, а затем принимает. Поскольку отрезки (слоты) приема и отправки сменяют друг друга с высокой скоростью, абонентские устройства воспринимают передачу данных как непрерывную, хотя на самом деле она дискретная. Например, используемый в России стандарт LTE TDD (Band 38) задействует частотный диапазон 2570–2620 МГц.

Преимущества и недостатки LTE FDD (частотное разделение)

FDD — самый распространенный способ обмена данными в 4G-сетях. Количество сетей LTE FDD многократно превалирует над LTE TDD. Частотное разделение исторически зарекомендовало себя как надежный способ связи в 2G- и 3G-сетях, и активно внедрялось операторами сразу после появления 4G-спецификаций. К основным преимуществам LTE FDD следует отнести более высокую пропускную скорость, большую дальность действия и, как следствие, возможность сократить общее число базовых станций без потери в производительности или площади покрытия.

Недостатков, тем не менее, у технологии насчитывается немало:

• LTE FDD задействует в два раза более широкую полосу частот, чем LTE TDD. В результате оператору требуется приобрести лицензию на большее количество частот (для приема и передачи данных);
• Поскольку частоты на прием и передачу располагаются в непосредственной близости друг от друга, для их изоляции требуется промежуточная защитная полоса частот. Эта полоса частот не используется и тратится впустую;
• При проектировании устройств также требуется учитывать, что приемник и передатчик функционируют одновременно и могут влиять друг на друга. Установка дополнительных фильтров и дуплексеров, необходимых для изоляции восходящего и нисходящего каналов, также ведет к удорожанию оборудования;
• Поскольку прием и передача данных осуществляются на разных частотах, оператор не может гарантировать одинаковое качество сигнала в обоих каналах;
• На основе LTE FDD сложнее реализовать передовые технологии, такие как MIMO или «beamforming» (формирование направленного луча).

Преимущества и недостатки LTE TDD (временное разделение)

Принцип временного разделения внедряется в 4G-сетях медленно, и лишь небольшой процент операторов отдают предпочтение стандартам LTE TDD. Тем не менее, сама по себе технология является перспективной и обладает рядом важных преимуществ:

• Использование одного частотного диапазона для приема и передачи данных существенно сокращает необходимую полосу частот и позволяет использовать ее более эффективно;
• Базовые станции LTE TDD обходятся оператору дешевле, поскольку для них требуется более простое оборудование. Стоимость оборудования LTE TDD в целом ниже, чем LTE FDD;
• Принцип временного разделения позволяет эффективно перераспределять пропускную способность между каналами Uplink и Downlink, не меняя ширину выделенной частотной полосы.

В то же время принцип TDD имеет и ряд недостатков:

• Сети LTE TDD имеют более низкую пропускную способность, поскольку прием и передача происходят поочередно на одной частоте;
• Базовые станции LTE TDD имеют меньшую дальность действия. Как следствие, для покрытия определенной площади потребуется большее число базовых станций, чем при использовании LTE FDD;
• Для надежной работы LTE TDD требуется более строгая синхронизация времени и наличие защитных временных интервалов между приемом и передачей.

Какие стандарты LTE используются в России?

Подавляющее большинство 4G-сетей в России основаны на стандарте LTE FDD:

Тем не менее, в Москве и Санкт-Петербурге операторы все чаще разворачивают станции LTE TDD Band 38. Наибольшую активность проявляют МТС и МегаФон. Встречается этот стандарт и в других городах России, обычно — в виде отдельных базовых станций, а не сплошного покрытия:

Встретить базовую станцию LTE Band 38 в России за пределами крупнейших городов — большая редкость. Несмотря на то, что лицензии на этот частотный диапазон уже давно были разыграны государством среди операторов, последние не спешат с массовым развертыванием сетей LTE TDD, вероятно, рассматривая этот стандарт как резерв на будущее.

Оборудование для усиления LTE

Для усиления сигнала 4G с частотным разделением (LTE FDD) существуют комплекты разной мощности и производительности. Если требуется повысить качество мобильного интернета на устройствах с поддержкой WiFi (смартфонах, планшетах), мы рекомендуем использовать комплект с пассивным принципом усиления — например, Дача-Стандарт. В основе таких комплектов используется эффективная приемно-передающая антенна, подключаемая напрямую к 4G-модему.

В случае, если требуется повысить качество сигнала на сотовых устройствах без использования WiFi, следует приобрести комплект на основе активного усилителя — репитера. В большинстве случаев подойдет набор BS-4G-75-kit от отечественного завода Baltic Signal.

Решений для усиления стандартов 4G с временным разделением (LTE TDD) на рынке представлено существенно меньше и в основном они представлены наборами с пассивным усилением. Мы рекомендуем обратить внимание на роутер Huawei B315 с внешней антенной, который обеспечивает поддержку LTE TDD на частоте 2600 МГц.

Если вам требуется модем с поддержкой LTE TDD, то стоит обратить внимание на модели ZTE MF79, ZTE MF825, ZTE MF831, Huawei E392 и Huawei E8278s. Все перечисленные модели модемов (кроме бюджетного ZTE MF79) имеют разъемы для подключения внешней антенны, с помощью которой можно повысить качество и надежность мобильного соединения. Также поддержка временного разделения широко представлена в портативных роутерах фирмы Huawei, включая E5770, E5885, E5787 и E5788. Модели E5787 и E5788 также имеют разъемы для внешней антенны, благодаря чему на их основе можно создать систему усиления 4G-интернета.