Contenuto

• Come funziona LTE-A?
• Aggregazione del vettore
• MIMO
• QAM
• Hardware cellulare
• Hardware del modem
• Implementazione globale
• Relazionato

Al giorno d'oggi, 4G LTE è senza dubbio lo standard di fatto per i vettori di tutto il mondo quando si tratta di velocità della banda larga mobile, con 3G e altre tecnologie più vecchie relegate in aree più remote o buchi neri di copertura. Ma quale sarà il prossimo? La risposta ovvia è il 5G, ed è già vivo in una manciata di paesi. Nel frattempo, abbiamo visto un altro tipo di tecnologia cellulare diventare un luogo comune: LTE-A.

(LTE-A) è disponibile in Europa, Nord America e Asia da alcuni anni. Cos'è esattamente l'LTE-A? In questo pezzo esaminiamo più da vicino come funziona la tecnologia e cosa significa per i consumatori.

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Come funziona LTE-A?

Come suggerisce il nome, LTE-Advanced è semplicemente una versione evoluta dell'attuale connettività LTE, che utilizza una varietà di tecniche aggiuntive per garantire il nome "avanzato". Le nuove funzionalità introdotte in LTE-Advanced sono Carrier Aggregation (CA), un migliore utilizzo delle tecniche multi-antenna esistenti (MIMO) e il supporto per i nodi di relè. Tutti questi sono progettati per aumentare la stabilità, la larghezza di banda e la velocità delle reti e delle connessioni LTE.

Abbiamo anche visto l'arrivo di LTE-Advanced Pro - noto anche come Gigabit LTE in alcuni mercati - (3GPP versione 13 e successive). In che modo differisce dallo standard LTE-A? Questa infografica Sierra Wireless fa un buon lavoro illustrando come si adatta insieme.

LTE-A Pro / Gigabit LTE utilizza la tecnologia 256QAM esistente, l'aggregazione del vettore più avanzata e le altre tecniche per aumentare la velocità rispetto all'LTE-A vaniglia. Si prevede inoltre che costituirà una parte importante delle implementazioni del 5G, essenzialmente aree di copertura in cui il 5G non è disponibile.

Aggregazione del vettore

Probabilmente la chiave dietro LTE-Advanced è l'aggregazione del vettore. Fondamentalmente questa tecnologia è progettata per moltiplicare la larghezza di banda delle connessioni LTE consentendo di scaricare dati da più bande di rete contemporaneamente. I supporti o le bande dei componenti LTE sono suddivisi in parti che trasportano dati che possono avere una larghezza di banda di 1,4, 3, 5, 10, 15 o 20 MHz. È possibile aggregare insieme fino a cinque supporti componenti. Carrier Aggregation combina i segnali di questi diversi carrier, consentendo all'ampiezza di banda di aumentare fino a 100 MHz per una singola connessione. Questo vale sia per i tipi di rete FDD e TDD, sia per le connessioni di download e upload.

L'aggregazione dei portatori può funzionare con portatori di componenti contigui che si trovano all'interno della stessa banda di frequenza operativa o con portatori non continui di bande diverse su frequenze operative diverse. L'immagine qui sotto aiuta a spiegare questo:

In termini di velocità dei dati questa tecnica può fornire velocità di dati di picco estremamente elevate, teoricamente fino a 1 Gbps quando si utilizza la massima larghezza di banda disponibile da cinque vettori. Sebbene le soluzioni commerciali supportino solo fino a tre operatori con velocità dati di picco fino a 600 Mbps per LTE-Advanced. Tuttavia, in realtà i gestori, l'hardware e la copertura di rete non raggiungeranno questo massimo teorico, ad esempio raggiungendo un picco a circa 150 Mbps di velocità di download con due gestori da 20 MHz abilitati.

Abbiamo anche visto emergere LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE, propagandando l'aggregazione dei carrier con un massimo di 32 carrier componenti. Il prossimo passo teoricamente offre velocità fino a 3Gbps, anche se i picchi di velocità dei dati sulle reti del mondo reale durante i test secondo quanto riferito sono superiori a 1 Gbps. Aspettatevi che questa cifra scenda ulteriormente al di sotto del limite dei gigabit quando utilizzate queste reti oggi, a causa della congestione, dell'ambiente e di altri fattori.

Un altro grande vantaggio di Carrier Aggregation è che consente la piena retrocompatibilità e inoltra la compatibilità tra le reti LTE esistenti e i dispositivi compatibili LTE-Advanced. Le connessioni LTE-Advanced verranno fornite tramite le bande LTE esistenti, quindi gli utenti LTE standard continueranno a utilizzare LTE normalmente, mentre le connessioni Advanced faranno uso di più carrier LTE.

MIMO

La tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output) è un'altra tecnologia necessaria per il funzionamento di LTE-Advanced.MIMO aumenta il bitrate di trasferimento complessivo combinando flussi di dati da due o più antenne e consente il funzionamento dell'aggregazione del vettore.

Invece di inviare una singola informazione da un mittente a un destinatario, è possibile inviare la stessa singola informazione da più mittenti a più destinatari. È un processo parallelo, che aumenta in modo sostanziale la quantità di dati che è possibile inviare e ricevere ogni secondo (bit per Hertz), a condizione che si disponga di un modem ricevitore in grado di ordinare tutte le informazioni nell'ordine corretto.

Sebbene MIMO sia già utilizzato nelle reti LTE, LTE-Advanced richiede che i chip aumentino il numero di ingressi e uscite utilizzati contemporaneamente. Vanilla LTE-Advanced supporta fino a otto trasmettitori e ricevitori durante il download e quattro per quattro durante il caricamento. La maggiore disposizione MIMO migliorerà anche la velocità e la qualità delle connessioni legacy come CDMA, GSM e WCDMA.

Stiamo anche vedendo il cosiddetto MIMO massiccio distribuito per LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE, composto da un massimo di 16 trasmettitori e ricevitori. Questa tecnologia è inoltre destinata a costituire la base per il 5G.

QAM

Un'altra parte importante del puzzle LTE-Advanced è la modulazione di ampiezza in quadratura (QAM). Questa tecnica essenzialmente racchiude più bit di informazioni nel segnale inviato da una torre al telefono. Un QAM più elevato fornisce più informazioni in un segnale e quindi velocità più elevate.

Qualcomm ha confrontato la QAM con i camion che trasportano un carico maggiore a causa dell'imballaggio più efficiente, riducendo quindi il numero di camion necessari su un'autostrada.

In precedenza abbiamo visto 64QAM utilizzato in LTE-A, ma le reti LTE-Advanced di artisti del calibro di Verizon, T-Mobile e altri usano anche 256QAM. Questa particolare versione di QAM aumenta notevolmente la larghezza di banda e, proprio come il massiccio MIMO, è un'altra tecnologia di base utilizzata nel 5G. In effetti, Qualcomm afferma che 256QAM aumenta la velocità di download del 33 percento rispetto a 64QAM.

Questa tecnologia viene utilizzata anche in Wi-Fi, con Wi-Fi 5 (802.11ac) che utilizza 64QAM, mentre il nuovo standard Wi-Fi 6 sfrutta 1024QAM. In ogni caso, 64QAM e 256QAM sono entrambi utilizzati nello standard LTE-A, mentre LTE-A Pro si attiene generalmente a 256QAM.

Hardware cellulare

L'ultima tecnologia introdotta con LTE-Advanced è un componente hardware chiamato nodo di inoltro. Sebbene i nodi di inoltro non siano parte integrante del miglioramento della velocità dei dati, miglioreranno la disponibilità delle connessioni LTE e offriranno più connessioni tra cui scegliere quando si inviano i dati di ricezione.

In poche parole, un nodo di inoltro è una stazione base a bassa potenza utilizzata per aumentare la copertura di rete alle estremità e oltre il raggio di connessione della stazione principale. Questi nodi di inoltro si collegano in modalità wireless alla stazione principale e dovrebbero aiutare a potenziare il segnale quando ti chiedi vicino al bordo della tua rete LTE. Naturalmente l'accesso a una migliore connettività dipenderà interamente dal fatto che i gestori si preoccupino di investire nella costruzione di questi nodi.

Il picco di velocità teorica e utente vede un grande impulso con 4G LTE Advanced.

Hardware del modem

Per funzionare correttamente, l'aggregazione dei gestori, QAM e MIMO richiedono implementazioni hardware sia per telecomunicazioni che per dispositivi. Scoprirai che molti SoC per smartphone e modem esterni supportano queste velocità di dati più veloci. I dettagli hardware LTE-Advanced sono stati introdotti con le specifiche Release 10 nel 2011. Qualsiasi dispositivo LTE di categoria 4 o superiore supporta l'aggregazione carrier, QAM e le configurazioni MIMO più grandi, ciascuna a vari livelli. Nel frattempo, i dispositivi LTE Categoria 16 o successivi offrono supporto per i dispositivi Gigabit LTE o LTE-Advanced Pro.

Un esempio è il chipset Snapdragon 845 di Qualcomm, che utilizza un modem LTE X20 interno (Categoria 18/13). Questo modem offre aggregazione di portanti a cinque bande per downlink, 4 × 4 MIMO e 256QAM. In altre parole, ha tutti gli ingredienti del dispositivo necessari per la connettività LTE-Advanced e LTE-Advanced Pro.

Exynos 9820 di Samsung utilizzato nella serie Galaxy S10 offre il modem LTE LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE dell'azienda. Offre velocità di categoria 20 con aggregazione di un massimo di otto bande, 4 × 4 MIMO e 256QAM. In effetti, Samsung afferma velocità di downlink fino a 2 Gbps.

Huawei è un altro importante player che supporta LTE-Advanced e Pro / Gigabit LTE, a partire dal chipset Kirin 970 nelle serie Huawei Mate 10 e P20. Kirin 970 offre supporto per la Categoria 18, mentre Kirin 980 offre un modem di Categoria 21.

L'hardware all'interno del tuo smartphone è chiaramente solo una parte della battaglia. Il tuo operatore deve supportare queste tecnologie per ottenere la latenza più bassa e le velocità di download più elevate.

Implementazione globale

Ci è voluto un po 'di tempo, ma LTE-A ha fatto il giro del mondo sin dal suo inizio. La maggior parte delle principali reti in Africa, Asia, Europa e America ha adottato lo standard. Diamine, LTE-Advanced Pro sta raggiungendo anche diversi mercati ora, sotto forma di Gigabit LTE.

Sembra una vecchia notizia a questo punto poiché le reti 5G si fanno lentamente strada nel mondo, ma i mattoni di LTE-A e LTE-Advanced Pro non sono mai stati più importanti. Questo perché le tecnologie su cui si basano LTE-A e LTE-A Pro verranno utilizzate ai margini delle reti 5G come opzione di fallback per gli utenti.

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