Eine der großen Entwicklungen in Mobilfunknetzen in diesem Jahr ist Gigabit LTE. Sie haben das vielleicht schon gehört - Unternehmen arbeiten derzeit für weltweite Distributionen -, aber wenn nicht, wird es in den kommenden Monaten zu einem größeren Gesprächsthema. Gigabit LTE ist bereit für alles, von Smartphones und Laptops bis hin zu tragbaren Hotspots und Autos.

In diesem Artikel erklären wir, was Sie über die Technologie wissen müssen: wie sie funktioniert, welches Gerät Sie benötigen, um auf Gigabit LTE zuzugreifen, wo es kommen wird und vieles mehr. Lesen Sie weiter, um mehr über die nahe Zukunft der drahtlosen Technologie zu erfahren.

Was ist die Technologie hinter Gigabit LTE?

Gigabit LTE ist ein Upgrade auf die vorhandene zellulare LTE-Technologie, die höhere Verbindungsgeschwindigkeiten bietet. Gigabit-LTE ist, wie der Name schon sagt, eine Form von LTE, die entwickelt wurde, um unter idealen Bedingungen Spitzenwerte bei Gigabit-Downstream-Geschwindigkeiten zu erreichen. Mit anderen Worten, es wäre theoretisch möglich, über ein Mobilfunknetz mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 Gbit / s oder 125 MB / s herunterzuladen.

Genau genommen bezieht sich "Gigabit LTE" auf Spitzen-Downstream-Raten der Gigabit-Klasse nur unter idealen Bedingungen. In der realen Welt, auf die wir später in diesem Artikel eingehen werden, werden Sie auf Ihrem Gerät nicht unbedingt 1 Gbit / s erreichen. Auch stromaufwärtige Geschwindigkeiten nicht Gigabit-Klasse: Bestehende Gigabit-LTE-Anwendungen werden Upstream-Verbindungen mit 150 Mbit / s zugeordnet. Dies entspricht einer theoretischen maximalen Upload-Geschwindigkeit von 18,75 MB / s.




Um die Technologie hinter Gigabit LTE vollständig zu verstehen, müssen wir zunächst ältere LTE-Implementierungen und verschiedene Begriffe im Zusammenhang mit der LTE-Technologie erörtern.




Eines der am einfachsten zu verstehenden ist das Namensschema des LTE. Alle paar Jahre wird ein Update der 3GPP-Standards (3rd Generation Affiliate Program) veröffentlicht, der Standards, die hinter den Mobilfunktechnologien stehen. Einige dieser 3GPP-Editionen enthalten Aktualisierungen der LTE-Technologien und -Funktionen, die unter anderem auf die Verbesserung der Höchstgeschwindigkeit abzielen.

Jede 3GPP Edition enthält mehrere neue Kategorien von LTE-Benutzergeräten, die die verschiedenen Technologien definieren, die zum Erreichen bestimmter Funktionen erforderlich sind. Zum Beispiel enthielt 3GPP Version 8 die LTE-Spezifikation der Kategorie 4, in der zusammengefasst wurde, wie 150 Mbit / s Downstream und 50 Mbit / s Upstream erreicht werden können.




Gigabit LTE bezieht sich auf LTE-Kategorie 16 Downstream, die erstmals in 3GPP Release 12 eingeführt wurde. Bei aktuellen Implementierungen wird Gigabit-LTE mit einem LTE-Uplink der Kategorie 13 für theoretische Uploads mit 150 Mbit / s gepaart.




Eine der am häufigsten von Mobilfunknetzen und -geräten akzeptierten LTE-Spezifikationen ist die LTE-Kategorie 4. LTE Cat erreicht Downlink-Geschwindigkeiten von 150 Mbit / s. Abbildung 4 verwendet 64QAM und 2x2 MIMO auf einem einzelnen 20-MHz-Träger.




Sie fragen sich vielleicht, was all diese Begriffe bedeuten. Hier ist eine einfache Erklärung für Sie.

  • QAModer Vierfachamplitudenmodulation, beschreibt die im LTE-Kanal verwendete digitale Modulation. Eine höhere QAM-Nummer zeigt an, dass mehr Bits zum Übertragen jedes Datensymbols verwendet werden, und ohne auf die Komplexität der Modulation einzugehen, entsprechen mehr Bits höheren Geschwindigkeiten. Als Kompromiss ist es umso schwieriger, mehr Bits zu empfangen und zu decodieren (höhere QAM-Werte), je niedriger die Signalqualität ist.
  • TROTZoder Mehrfacheingang und Mehrfachausgang (soweit wir uns beziehen) beziehen sich auf die Anzahl der Antennen, die sowohl in Sende- als auch in Empfangsgeräten verwendet werden. 2x2 MIMO bedeutet, dass sowohl der Sender (erste Nummer) als auch der Empfänger (zweite Nummer) zwei Antennen verwenden. Das 4x4 MIMO, auf das wir später noch eingehen werden, verwendet für beide vier Antennen. Mehr Antennen bedeuten höhere Geschwindigkeit und höhere Zuverlässigkeit.
  • Träger Es ist im Wesentlichen der elektromagnetische Kanal, über den Daten übertragen werden. Der Träger hat eine Größe (Bandbreite), die angibt, wie viel elektromagnetisches Spektrum er in MHz verbraucht. Je größer diese Bandbreite ist, desto besser ist die Leistung. LTE verwendet eine maximale Trägerbandbreite von 20 MHz.
  • Gruppe "Träger" ist der Frequenzbereich, über den der Träger übertragen wird. Vereinfacht mit einer einzigen Frequenz werden diese Werte normalerweise von Ihrem Netzbetreiber bereitgestellt und sind eine wesentliche Komponente, um sicherzustellen, dass Geräte mit Netzwerken kompatibel sind. Eines der am häufigsten verwendeten Bänder ist beispielsweise Band 3, das bei 1800 MHz aufgeführt ist, jedoch 1710 bis 1785 MHz für die Übertragung abdeckt. Ein einzelner LTE-Träger wird 20 MHz dieses Bandes belegen, beispielsweise 1710 bis 1730 MHz.
  • Trägerbaugruppe (CA) ist ein System, bei dem mehrere Träger kombiniert werden, um die Effizienz und Geschwindigkeit zu erhöhen. 2xCA verdoppelt effektiv die Geschwindigkeit, indem beispielsweise zwei 20-MHz-Träger für eine Gesamtbandbreite von 40 MHz kombiniert werden. Diese Träger sind normalerweise eher zwischen Bändern als in einem einzelnen Band gruppiert, sodass 2xCA 20 MHz aus dem 1800-MHz-Band und 20 MHz aus dem 2100-MHz-Band verwenden kann.

QAM, MIMO und CA werden für jede LTE-Kategorie in verschiedenen Konfigurationen kombiniert, was zu ihren nominalen Höchstgeschwindigkeiten führt.

Beispielsweise beträgt die Basisrate, die Sie mit einem einzelnen 20-MHz-Träger 64QAM mit einer einzelnen Antenne (kein MIMO) erhalten können, 75 Mbit / s. LTE der Kategorie 4 verwendet 2x2 MIMO, das zwei Antennen verwendet und die maximale Downlink-Geschwindigkeit auf 150 Mbit / s verdoppelt.




Das Modem von Snapdragon 810 SoC unterstützte LTE der Kategorie 9 und führte erstmals eine CA mit 3 x 20 MHz ein

Eine weitere kürzlich implementierte Lösung ist LTE der Kategorie 6. Downlink, Cat. 6 LTE erreicht 300 Mbit / s mit 2x20 MHz CA mit 2x2 MIMO-Lösung (obwohl andere Konfigurationen unterstützt werden). In dem oben erwähnten Fall sehen wir vier LTE-Ströme mit jeweils 75 Mbit / s für eine Gesamtverbindungsgeschwindigkeit von 300 Mbit / s, zwei von jedem Gesamtträger multipliziert mit zwei Antennen.

Ein weiterer Schritt nach vorne ist LTE der Kategorie 12, die nicht so weit verbreitet ist wie die Cat. 4 oder Cat. Weil 6 neuer ist. Katze. Die 12 erhöht die Trägeraggregation auf 3 x 20 MHz CA, verwendet jedoch die verstärkte Modulation, um die angegebenen 600-Mbit / s-Geschwindigkeiten zu erreichen: 256 QAM. Mit 256QAM ist jeder Stream 33 Prozent schneller und geht von 75 Mbit / s auf 100 Mbit / s. Mit 3x20 MHz CA und 2x2 MIMO Cat. 12 LTE verwendet sechs Streams mit jeweils 100 Mbit / s für insgesamt 600 Mbit / s.

Wenn Sie es bereits gesehen haben, werden Sie ein Muster bemerken. Jede neue LTE-Kategorie unterstützt eine schnellere Downlink-Rate. Dies ist durch Erhöhen der QAM-, MIMO- oder CA-Ebenen möglich. Gigabit LTE bringt dies auf das Äußerste.

Um Gigabit LTE zu erreichen, wird 256QAM für 100 Mbit / s pro Stream implementiert. 10 Streams werden dann verwendet, um in einer komplexen Kombination von Technologien Geschwindigkeiten von 1000 Mbit / s zu erreichen. Die ersten acht Streams werden über 4x4 MIMO bei 2x20 MHz CA bereitgestellt (vier Antennen multipliziert mit zwei Trägern). Zwei weitere Streams werden von 2x2 MIMO auf einem zusätzlichen Gesamtträger für zehn Gesamtströme und drei Träger bereitgestellt.

Kurz gesagt, Gigabit (Kategorie 16) ist LTE 256QAM, 3x20 MHz CA und 4x4 MIMO.

Die mit dieser Technologiekombination tatsächlich erreichte Downlink-Nenngeschwindigkeit beträgt 979 Mbit / s, nicht ganz 1 Gbit / s. Als nächstes werden wir diskutieren, welche realen Geschwindigkeiten Sie erwarten können.

Es ist mit einer Katze 16 gepaart. LTE ist in den meisten Fällen ein Cat 13 LTE-Uplink, da das Cat 16. LTE seine Uplink-Spezifikation nicht enthält. Upstream-Raten von maximal 150 Mbit / s werden über 2x20 MHz CA und 64QAM (zwei 75 Mbit / s-Streams) bereitgestellt.

Erwähnenswert ist auch Cat 16. Sekundärkonfiguration von LTE, die keine komplexeren 4x4-MIMO-Antennenarrays erfordert. Mit 2x2 MIMO, 256QAM und 4x20 MHz CA-Geschwindigkeiten von bis zu 800 Mbit / s sind möglich. Dies ist nicht ganz die Gigabit-Geschwindigkeit, aber den meisten weltweit verteilten LTE-Netzen weit überlegen.

Einer der Vorteile von Gigabit LTE besteht darin, dass Sie auch dann den besten Zugriff auf jedes verfügbare Netzwerk haben, wenn Sie sich nicht direkt neben einem Tower befinden und auf Gigabit-Geschwindigkeiten zugreifen können, indem Sie Technologien wie 4x4 MIMO und 3xCA unterstützen. in Ihrer Nähe. Angenommen, Sie befinden sich außerhalb der Stadtgrenzen und nur zwei statt drei Betreiber haben Zugriff. Wenn Sie Glück haben und diese Türme 4x4 MIMO unterstützen, können Sie bis zu 800 Mbit / s erreichen. Darüber hinaus ist ein Downgrade auf drei Carrier 64QAM und 2x2 MIMO möglich, um 450 Mbit / s zu erreichen. Theoretisch sind mehr Kombinationen möglich.