Стандарты LTE FDD и LTE TDD: различия и преимущества

FDD и TDD — это аббревиатура названий методов разделения каналов.

FDD (Frequency Division Duplex ) — использует частотное разделение каналов.

TDD (Time Division Duplex ) — использует временное разделение каналов.

Можно сказать, что FDD — это параллельный LTE, а TDD — последовательный LTE.

Преимущество FDD заключается в более низкой интерференция между соседними BS и в более высокой скорости в Downlink на одинаковой с TDD ширине канала (скорость downlink в TDD на канале 20 МГц соответствует скорости в FDD на канале 15 МГц).

TDD с другой стороны, более эффективно использует ресурсы при асимметричном канале (каким и является канал в мобильной связи), поскольку в TDD возможно регулировать соотношение ресурсов для downlink/uplink. Поэтому, как FDD, так и TDD нашли своё место в современных сетях LTE.

Например, при ширине канала в 20 МГц в FDD LTE часть диапазона (15 МГц) отдаётся для загрузки (download), а часть (5 МГц) для выгрузки (upload). Таким образом каналы не пересекаются по частотам, что позволяет работать одновременно и стабильно для загрузки и выгрузки данных. В TDD LTE всё тот же канал в 20 МГц полностью отдаётся и как для загрузки, так и для выгрузки, а данные передаются в ту и другую сторону поочерёдно, при этом приоритет имеет всё таки загрузка.

Наиболее распространенным на сегодняшний день является режим FDD (2017год-начало), так как в таком случае достигается более высокая стабильность соединения, качество связи, а также меньшие задержки, а, значит, более высокая скорость передачи данных.

FDD и TDD — сравнение 

Интересно то, что протоколы верхнего уровня в обоих этих режимах (FDD/TDD) обрабатываются абсолютно идентично.

Более того, процедуры осуществления мультиплексирования и расширения кодов в восходящих и нисходящих каналах обоих режимов применяют абсолютно идентичные управляющие данные.

Использование одной частоты для восходящих и нисходящих потоков информации существенно упрощает конструкцию адаптивных антенн, а также общего оборудования базовой станции.

GSM-Репитеры.РУ » 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:

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.<o>

Выбирая смартфон, многие пользователи не обращают внимания на характеристики его модема. Все современные устройства поддерживают 2G GSM и 3G HSPA, а некоторые и CDMA. Поддержка 4G LTE тоже присутствует в большинстве моделей. Однако из-за того, что сети четвертого поколения разворачивались уже во времена, когда большинство подходящих частот было занято 2G и 3G, операторам пришлось довольствоваться теми «окнами», что были свободны. Из-за этого в разных регионах частоты отличаются, и при выборе смартфона нужно обращать внимание на список поддерживаемых диапазонов FDD-LTE и TDD-LTE.

FDD-LTE и TDD-LTE – это характеристики сети, указывающие на метод разделения принимающего и передающего каналов в смартфоне и на базовой станции (вышке связи) оператора. Разделение встречных потоков данных необходимо для того, чтобы они не мешали друг друга. Что будет, если передавать и принимать информацию на одном канале – можно понять, если представить однополосную трассу, по которой машины движутся в обоих направлениях. Однако разделять потоки данных можно двумя разными способами.

Что такое FDD LTE

FDD LTE (Frequency Division Duplexing – дуплексирование с частотным разделением) – тип передачи данных, использующий для разделения потоков частоту. Использующие его устройства с поддержкой LTE принимают и передают данные на разных частотах. К примеру, в сетях LTE Band 3 передача данных может осуществляться на частоте 1710 МГц, а прием – 1810 МГц. Наглядным примером сети FDD LTE может служить дорога с движением в обе стороны, состоящая из двух полос.

При FDD разделении входящие и исходящие данные передаются на разных частотах, поэтому их встречные потоки не мешают друг другу, не создают помех. Так как оба канала работают постоянно, сети FDD LTE отличаются малым пингом (задержкой сигнала) и обладают высокой пропускной способностью. Благодаря этим преимуществам именно частотное разделение сигнала предпочитает большинство мировых операторов.

Что такое TDD LTE

TDD LTE (Time Division Duplexing – дуплексирование с временным разделением) – тип радиоканала, использующий для разделения входящих и исходящих потоков данных одну частоту. Для того, чтобы данные не смешивались, режимы приема и передачи разделены по времени. В сетях TDD LTE в конкретный момент устройство или базовая станция могут только передавать или только принимать сигнал. Примером такого типа связи является LTE Band 38, где и прием, и передача информации, ведутся на частоте 2570 МГц. Наглядная модель TDD LTE – однополосная дорога, по которой утром можно ехать в одном направлении, а вечером – в обратном.

Из-за использования общего канала пропускная способность сетей TDD ниже, чем у FDD. Также в сетях этого типа наблюдается больший пинг. Так как объемы данных, принимаемые и передаваемые оператором, отличаются (передача преобладает), оператор может устанавливать асимметричные размеры временных отрезков. К примеру, на прием может выделяться 3 мс, а на передачу – 10 мс. Это повышает реальную пропускную способность сети, но может приводить к задержкам в режиме симметричной связи (например, при видеообщении или разговоре через VoLTE).

В силу упомянутых недостатков, режим TDD LTE менее популярен, чем FDD. Обычно он используется в случаях, когда частотный диапазон очень ограничен и требуется обеспечить связью максимальное число абонентов, компактно проживающих на местности, и выделить им по два канала (на прием и передачу) не получается. Именно по этой причине данный стандарт активно используется в Китае, Японии, Гонконге. Также сети этого типа есть и в других странах, как правило, в городах.

Какие частоты FDD LTE и TDD LTE используются на постсоветском пространстве

В России подавляющее большинство сетей LTE работают с разделением FDD. Используются диапазоны Band 3, 7 и 20. Также тестируется Ростелекомом LTE Band 31, но на данный момент он не распространен в смартфонах. В режиме FDD работают только сети LTE Band 38 у операторов МТС и Мегафон.

В Украине на момент написания материала сети LTE находились в процессе подготовки к запуску. Они будут работать в режиме FDD, запуск TDD пока не планируется. В первую очередь операторы должны ввести в строй сети LTE Band 7, лицензии на который они уже приобрели. Следующим шагом станет запуск LTE Band 3.

В Республике Беларусь используется только связь FDD LTE, на частотах Band 3 и 7. В Казахстане тоже применяется связь с FD-разделением, на каналах band 1, 3 и 20. В Узбекистане ситуация с сетями весьма сложная, так как операторы используют разные частоты. FDD LTE представлен сетями Band 1, 5, 7 и 18, а в режиме TDD работает провайдер EVO, использующий LTE Band 40.

Заключение

Зная, что такое FDD-LTE и TDD-LTE, в чем разница между этими стандартами, выбрать подходящий смартфон не составит труда. Если вкратце, то для использования в России нужно покупать устройство с поддержкой LTE Band 3, 7, 20 и 38. Также нужно обращать внимание на список совместимости жителям Казахстана и Узбекистана. А вот если вы живете в Украине или Беларуси, то о диапазонах переживать не стоит, так как 99% LTE-смартфонов совместимы с местными операторами. Если вы хотите узнать, какие вообще существуют частоты FDD и TDD LTE, читайте наш материал об этом.

Используемые источники:

• http://tech.servis23.ru/%d1%87%d1%82%d0%be-%d1%82%d0%b0%d0%ba%d0%be%d0%b5-fdd-%d0%b8-tdd-%d0%b2-%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%bc%d0%b8%d0%bd%d0%be%d0%bb%d0%be%d0%b3%d0%b8%d0%b8-3g4g/
• https://gsm-repiteri.ru/standarty-lte-fdd-i-lte-tdd-razlichiya-i-preimushchestva
• https://mobcompany.info/interesting/chto-takoe-fdd-lte-i-tdd-lte-i-v-chem-raznica.html