LTE là gì: Nó hoạt động như thế nào và tại sao nó lại quan trọng

Tất cả chúng ta đều đã nghe nói về 4G và 5G trong công nghệ mạng di động. Nhưng bạn có thể đã thấy thuật ngữ “4G LTE” và tự hỏi, LTE nghĩa là gì? Câu trả lời ngắn gọn là LTE là viết tắt của “Long Term Evolution” và nó được sử dụng phổ biến nhất để kết nối với 4G, tiêu chuẩn giao tiếp không dây toàn cầu thế hệ thứ tư được xác định lần đầu tiên vào năm 2008.

Khi 5G được tung ra khắp thế giới, có rất nhiều câu hỏi về công nghệ mạng và thuật ngữ. Ví dụ, liệu 4G có biến mất? 4G LTE có biến mất không? Và nếu vậy, khi nào?

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét ngắn gọn nền tảng của LTE. Chúng ta sẽ xem xét vai trò của nó trong truyền thông di động, mối quan hệ của nó với 5G – thế hệ công nghệ mạng di động tiếp theo – và 4G LTE và 5G sẽ cùng tồn tại trong bao lâu.

Sự phát triển dài hạn của LTE là gì

Khái niệm LTE truyền cảm hứng cho một số câu hỏi. LTE là gì? Dữ liệu LTE là gì? Và, LTE có giống 4G không? Tóm lại, về mặt kỹ thuật, LTE không giống như 4G, nhưng sự phát triển của nó đã xảy ra trên mạng 4G. Dữ liệu LTE được truyền nhanh hơn và có độ trễ thấp hơn, như chúng ta sẽ khám phá trong phần này và phần tiếp theo.

Đối với hầu hết người tiêu dùng, phần giới thiệu đầu tiên của họ về “LTE” có thể là khi họ nhận thấy những chữ cái đó ở góc màn hình trên điện thoại thông minh của họ và hỏi, LTE có nghĩa là gì trên điện thoại của tôi? Đối với điện thoại di động, nó chỉ có nghĩa là điện thoại được kết nối với mạng 4G LTE của nhà cung cấp dịch vụ

Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào các thương mại và công nghiệp của 4G LTE và 5G, vì đa số người dùng được phân bổ khắp các doanh nghiệp, khu công nghiệp, giao thông, chính phủ và y tế. Vì vậy, phần còn lại của bài viết này dành cho thảo luận về ý nghĩa và triển vọng của LTE trong bối cảnh đó.

Khi Long-Term Evolution (LTE) được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2008, nó đã xác định một mạng truy cập di động mới với hiệu suất phổ cao, tốc độ dữ liệu đỉnh cao, thời gian khứ hồi ngắn cũng như tính linh hoạt về tần số và băng thông. Nó biểu thị mức hiệu suất đang phát triển khi các khả năng của phần cứng, phần mềm và công nghệ mạng di động – chẳng hạn như tốc độ, độ trễ, mức sử dụng pin và hiệu quả chi phí – được tối ưu hóa và cải thiện theo thời gian. Như một nhà quan sát trong ngành đã lưu ý về LTE, “Nó không phải là một công nghệ nhiều mà nó là con đường tiếp theo để đạt được tốc độ 4G.”

Điều quan trọng cần biết là khi các thế hệ công nghệ di động kế tiếp được giới thiệu, (các) thế hệ trước sẽ vẫn còn hoạt động, thường cùng tồn tại trong một thập kỷ hoặc hơn với công nghệ mới hơn.

Ý nghĩa của LTE đối với những người mua và triển khai công nghệ LTE ngày nay là họ có thể triển khai nhiều loại thiết bị trong mạng LTE với niềm tin rằng việc triển khai của họ sẽ vẫn khả thi trong nhiều năm tới. Điều này đặc biệt quan trọng vì các mạng 2G và 3G cũ hơn đang ngừng hoạt động để cho phép phổ tần đó được sử dụng hiệu quả hơn. Nhìn vào LTE so với 3G, những người có triển khai thiết bị dựa trên mạng trước 4G phải chuyển sang 4G hoặc 5G ngay lập tức. Nếu bạn đã có 4G, bạn sẽ được chứng minh trong tương lai thông qua tuổi thọ hữu ích của sản phẩm.

XEM THÊM>> Hướng dẫn cách đăng ký 4G Viettel 

Công nghệ LTE đã mang lại nhiều lợi ích trên toàn thế giới:

• Kết nối LTE hầu như có sẵn trên toàn thế giới cho cả ứng dụng tiêu dùng và thương mại / công nghiệp.
• LTE cung cấp tính liên tục của mạng lâu dài như các mạng cũ hơn như 2G và 3G.
• Ở những khu vực mà 5G sẽ không khả dụng trong một thời gian, công nghệ 4G LTE, 4G LTE Advanced và 4G LTE Advanced Pro sẽ hỗ trợ nhu cầu di chuyển từ 2G / 3G trong nhiều năm tới .
• LTE mang lại tốc độ cao hơn cũng như những lợi ích đáng kể cho các ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp và các thiết bị đơn giản hơn, chi phí thấp – cung cấp một nền tảng công nghệ duy nhất cho nhiều trường hợp sử dụng khác nhau.

LTE hoạt động như thế nào?

LTE cải thiện dựa trên chức năng và hiệu suất của các mạng cũ hơn. ngắn gọn này từ Keven Sookecheff cung cấp một cái nhìn tổng quan tuyệt vời về LTE để giúp hiểu cách LTE hoạt động:

LTE là một thiết kế lại của tiêu chuẩn 3G để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu có độ trễ thấp. Việc thiết kế lại bao gồm:

• Mạng lõi dựa trên địa chỉ IP
• Một kiến ​​trúc mạng đơn giản
• Giao diện sóng vô tuyến mới
• Một phương pháp điều chế mới
• Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra radio (MIMO) cho tất cả các thiết bị

Dưới đây là một số thông tin quan trọng cần biết về cách LTE hoạt động ở cấp độ cao:

• LTE cung cấp độ trễ thấp hơn và tăng thông lượng trên toàn mạng, cải thiện đáng kể hiệu suất mạng 3G.
• LTE hoạt động trên một dải phổ riêng biệt với mạng 3G và yêu cầu phần cứng mới.
• LTE cung cấp tốc độ tải xuống dữ liệu nhanh với tốc độ vài 100 megabit / giây (Mbps), so với vài Mbps thứ 10 của 3G, nghĩa là LTE nhanh hơn từ 5-10 lần so với 3G.
• LTE có thể hỗ trợ dữ liệu, thoại (VoLTE), nhắn tin tức thì và video trên điện thoại thông minh và máy tính bảng qua một giao diện duy nhất. Với 3G, điều này đã được thực hiện trên các hệ thống khác nhau và trên một số mạng, dữ liệu và giọng nói là loại trừ lẫn nhau.

Khi 4G phát triển từ người tiền nhiệm 3G, kiến ​​trúc mạng thực tế liên quan đến những thay đổi gia tăng nhỏ. Sơ đồ sau, từ Kiến trúc mạng 5G cho thấy cách LTE hoạt động từ góc độ kiến ​​trúc:

Trong 4G LTE, Thiết bị Người dùng (UE) như điện thoại thông minh hoặc thiết bị di động, kết nối qua Mạng truy cập vô tuyến LTE (E-UTRAN) với Lõi gói phát triển (EPC) và sau đó xa hơn với Mạng bên ngoài, như Internet. NodeB đã phát triển (eNodeB) tách lưu lượng dữ liệu người dùng (mặt phẳng người dùng) khỏi lưu lượng dữ liệu quản lý của mạng (mặt phẳng điều khiển) và cung cấp cả hai nguồn này riêng biệt vào EPC.

Sự phát triển của công nghệ LTE

Khoảng mỗi thập kỷ, Bộ phận Thông tin vô tuyến của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-R) và các đối tác của nó xác định một thế hệ yêu cầu mới về tốc độ, kết nối và phổ tần cho các hệ thống thông tin di động trên toàn thế giới. Các thế hệ công nghệ cũ hơn bị loại bỏ hoặc ngừng hoạt động theo định kỳ để có thể truyền nhiều dữ liệu hơn trên cùng một dải phổ và nhiều thiết bị hơn có thể chia sẻ dải tần khả dụng.

Các tiêu chuẩn ITU-R phản ánh những tiến bộ trong công nghệ và các mốc thời gian áp dụng chúng được thiết lập để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và công nghiệp mới. Một tổ chức khác có tên là Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 ( 3GPP ) tiếp nhận các yêu cầu của ITU-R và viết các thông số kỹ thuật được đóng gói thành một loạt các bản phát hành .

Lịch trình phát hành của 3GPP cho thấy các cột mốc quan trọng trong sự phát triển của công nghệ LTE. Nguồn: Qualcomm

Dưới đây là trình tự thời gian ngắn gọn về các mốc phát triển quan trọng của LTE và công nghệ LTE liên quan:

• 3G được giới thiệu vào năm 1998 và có thể được coi là nền tảng công nghệ cho LTE, vì LTE đặc biệt đề cập đến khả năng hiệu suất vượt quá 3G. 3G là công nghệ đầu tiên có tốc độ dữ liệu trong phạm vi Mbps.
• Tiêu chuẩn kết nối và tốc độ 4G được ITU-R đặt ra vào tháng 3 năm 2008. Tiêu chuẩn 4G cho di động, bao gồm điện thoại thông minh và máy tính bảng, quy định rằng bất kỳ sản phẩm hoặc dịch vụ nào tự gọi là 4G đều cần có tốc độ kết nối với đỉnh ít nhất là 100 Mbps, và ít nhất 1 Gigabit mỗi giây (Gbps) cho mục đích sử dụng tĩnh. Tuy nhiên, khi các tiêu chuẩn đầu tiên được thiết lập, những tốc độ đó vẫn chưa thể thực hiện được. Đáp lại, ITU-R cho phép các sản phẩm và công nghệ được gắn nhãn “4G LTE” nếu chúng cung cấp một cải tiến đáng kể so với công nghệ 3G.
• LTE Advanced (LTE-A) là phiên bản nâng cao của LTE cung cấp tốc độ nhanh hơn và độ ổn định cao hơn LTE bình thường, nhưng vẫn không nhanh bằng 4G “thực sự”. Nó đã được chuẩn hóa vào năm 2011. LTE-A đạt được tốc độ cao hơn bằng cách tổng hợp các kênh, vì vậy người dùng có thể tải dữ liệu từ nhiều nguồn cùng một lúc.
• của LTE Advanced Pro (LTE-AP) đã được phát hành vào năm 2016 và 2017. LTE Advanced Pro bao gồm ba cải tiến kỹ thuật chính: 1) tập hợp sóng mang, sử dụng phổ từ các băng tần của nhà cung cấp LTE khác nhau, 2) Điều chế bậc cao hơn, sử dụng phổ có sẵn hiệu quả hơn bằng cách mang nhiều bit dữ liệu hơn và 3) nhiều ăng-ten đầu vào-nhiều đầu ra (MIMO), truyền và nhận dữ liệu song song với tốc độ cao hơn. Công nghệ MIMO cải thiện phạm vi phủ sóng và lưu lượng mạng, đặc biệt là ở các khu vực thành thị. Gigabit-class LTE, một dạng của LTE Advanced Pro, về mặt lý thuyết có khả năng tải xuống tốc độ vượt quá 1 Gbps, mặc dù hầu hết người dùng sẽ không trải nghiệm tốc độ nhanh như vậy. Gigabit-class LTE là sự lựa chọn hấp dẫn cho các ứng dụng trong ngành bán lẻ, vận tải và các ngành khác cần giải pháp băng thông lớn, tốc độ cao.
• 5G là tiêu chuẩn mới nhất , được phát hành vào năm 2019 và 2020. 5G hiện đang được tung ra khắp thế giới. Khi được triển khai đầy đủ, mạng 5G sẽ cung cấp tốc độ lên đến 10 Gbps, cộng với độ trễ thấp hơn, yêu cầu điện năng thấp hơn và dung lượng dữ liệu hầu như không giới hạn.

LTE riêng là gì?

Ở đây cũng cần đề cập đến “LTE riêng” hoặc “Mạng di động riêng”, cung cấp tùy chọn triển khai cho công nghệ LTE. Trong khi LTE chủ yếu được sử dụng trong các mạng công cộng, mạng LTE riêng là các mạng không dây nhỏ hoạt động bằng cách sử dụng các giao thức và công nghệ tương tự như LTE công cộng, sử dụng phổ tần được cấp phép, không được cấp phép hoặc chia sẻ để cung cấp vùng phủ sóng cho điện thoại di động và các thiết bị khác. Các nhà khai thác mạng di động (MNO) có thể cấp phép phổ tần và sau đó triển khai mạng LTE Riêng biệt lập trên phổ tần đó.

Mạng LTE riêng là một giải pháp hợp lý cho các địa điểm được xác định về mặt địa lý, chẳng hạn như các mỏ dầu hoặc địa điểm khai thác ở xa, hoặc ở các khu vực hạn chế như trong các nhà máy lớn hoặc cảng biển. LTE tư nhân cũng được nhìn thấy ở các sân bay, sân vận động thể thao và trong khuôn viên trường đại học hoặc công ty. Các trường hợp sử dụng khác nhau này được hưởng lợi từ thời gian hoạt động gần như không đổi có thể có với LTE riêng.

Dịch vụ vô tuyến băng thông rộng công dân (CBRS) là một phiên bản của LTE riêng ở Hoa Kỳ sử dụng phổ tần chia sẻ ở băng tần 3,5 GHz (B48). CBRS, giải quyết các trường hợp sử dụng tương tự như Wi-Fi, đang ngày càng trở nên phổ biến với các khách hàng Doanh nghiệp và Công nghiệp muốn kiểm soát nhiều hơn mạng không dây của họ. Nó cung cấp một tùy chọn kết nối mạng hiệu quả về chi phí cho các công trường ở xa và các khu vực nông thôn với khả năng tiếp nhận sóng di động công cộng kém hoặc không có.

Sự khác biệt giữa 3G và LTE là gì?

Mạng 3G bắt đầu được triển khai thương mại vào năm 2002, dần dần được tăng cường và sau đó thay thế giao thức mạng 2G trước đó. Chức năng LTE được xây dựng dựa trên một số công nghệ 3G cơ bản và hoạt động như một sự cải tiến cho 3G.

Dưới đây là một số điểm khác biệt chính giữa 3G và LTE:

• Tốc độ : 3G chậm hơn, với tốc độ dữ liệu được đo bằng kilobit / giây (Kbps) chứ không phải megabit / giây.
• Độ trễ : Độ trễ 3G (khoảng cách thời gian giữa thời điểm dữ liệu được gửi và khi dữ liệu được nhận) lớn hơn nhiều.
• Sử dụng điện : Các thiết bị LTE truyền khối lượng dữ liệu cao hơn và do đó có thể sử dụng pin nhanh hơn 3G, điều này có ý nghĩa quản lý chi phí và điện năng mà các nhà phát triển và quản lý mạng phải cân nhắc.
• Tính khả dụng và độ tin cậy : Các mạng 3G cho đến gần đây đã được phổ biến rộng rãi hơn. Ngày nay, mạng 4G gần như đã phổ biến rộng rãi và sự khác biệt về độ tin cậy phần lớn đã biến mất.

Sự khác biệt giữa 4G và LTE là gì?

Thuật ngữ “4G” và “LTE” thường được sử dụng thay thế cho nhau và “4G LTE” được thấy thường xuyên trong các tài liệu về ngành. Trong khi tiếp thị nhà cung cấp dịch vụ đôi khi gợi ý rằng 4G LTE là phiên bản nâng cao của 4G, thì 4G LTE thực sự đề cập đến các thiết bị và mạng đang phát triển từ tiêu chuẩn 3G chậm hơn lên tốc độ và khả năng thông lượng 4G đầy đủ. 4G LTE bao gồm toàn bộ phạm vi tốc độ tải xuống từ 10 Mbps của 3G ^đến của 4G ^Mbps .

“4G” đề cập đến thế hệ công nghệ, trong khi “LTE” là phương pháp luận để phát triển thế hệ đó trong quá trình nhiều bản phát hành từ 3GPP, đề ra rõ ràng các bước kỹ thuật mang lại hiệu suất tốt hơn và nhiều chức năng hơn. Quá trình gia tăng này giữ cho các thiết bị tương thích và cho phép công nghệ tiếp tục trong quá trình chuyển đổi suôn sẻ từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo.

Tại sao Mạng LTE lại quan trọng đối với IoT

Mạng LTE được sử dụng nhiều bởi các giải pháp Internet of Things (IoT) để kết nối máy móc và thiết bị và cho phép chúng gửi và nhận dữ liệu. Mặc dù IoT đã tồn tại trước khi ra đời kết nối cấp LTE, tốc độ và thông lượng cao hơn của LTE giúp các hệ thống IoT có thể điều khiển các hệ thống lớn hơn và phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn.

Các giải pháp IoT được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp. Sau đây là một số ví dụ được triển khai rộng rãi nhất về IoT hỗ trợ LTE: 

• Phương tiện : Xe buýt, đường sắt đi lại và các hình thức vận chuyển công cộng phụ thuộc vào dữ liệu và kết nối LTE để cung cấp thông tin cho người điều phối và quản trị viên hệ thống về hiệu suất của phương tiện, mức độ hành khách và Wi-Fi của hành khách.
• Thành phố thông minh : Nhiều ứng dụng IoT sử dụng LTE cung cấp chức năng tiết kiệm chi phí cho các thành phố, bao gồm bộ điều khiển ánh sáng thông minh cho đường phố và không gian công cộng, trạm sạc xe điện và mạng LTE tốc độ cao để kết nối tín hiệu giao thông nhằm quản lý giao thông
• Ứng dụng công nghiệp : IoT đóng một vai trò quan trọng trong các hoạt động của nhà máy và công nghiệp, bao gồm giám sát và điều khiển quy trình, tự động hóa sản xuất và bảo trì dự đoán.
• Nông nghiệp chính xác : Hệ thống thủy lợi và cơ sở hạ tầng nông nghiệp được LTE hỗ trợ có thể cung cấp lao động và tiết kiệm chi phí đáng kể cho nông dân.
• Quản lý nước / nước thải : Các ứng dụng IoT với kết nối LTE cung cấp khả năng giám sát không dây 24/7 cho giếng, trạm thang máy, cống rãnh và các thành phần khác của hệ thống nước và nước thải .
• Bảng hiệu bán lẻ và kỹ thuật số : Các giải pháp IoT cho các ứng dụng bán lẻ và bảng hiệu kỹ thuật số được sử dụng trong nhiều trường hợp sử dụng khác nhau, từ bảng chỉ dẫn thông tin và quảng cáo ngoài trời đến hệ thống điểm bán hàng, máy ATM, hệ thống thanh toán tự phục vụ và hơn thế nữa.

Tại sao LTE lại cần thiết cho 5G?

Tiếp tục kết nối LTE là điều cần thiết để triển khai mạng 5G một cách suôn sẻ. Mạng LTE và 5G sẽ cùng tồn tại trong ít nhất một thập kỷ cho đến khi cơ sở hạ tầng 5G hoàn chỉnh được xây dựng và LTE sẽ rất quan trọng để cung cấp kết nối dự phòng ở các khu vực có phạm vi phủ sóng 5G hạn chế. Đầu tiên, LTE cũng sẽ rẻ hơn đáng kể so với 5G cho hầu hết các ứng dụng.

Từ góc độ cơ sở hạ tầng, hầu như tất cả các mạng 5G ban đầu sẽ được triển khai ở chế độ “5G không độc lập” (5G NSA). Các thiết bị 5G đầu tiên được tích hợp đài hỗ trợ cả 4G LTE và 5G. Thiết bị sẽ kết nối với mạng 4G LTE trước tiên và sử dụng mạng 5G để có thêm băng thông, nếu có. Cuối cùng, các vai trò sẽ bị đảo ngược khi mạng 5G đang hoàn thiện và các thiết bị sẽ chỉ kết nối với mạng 5G ở chế độ “5G độc lập” (5G SA) và sau đó có thể tận dụng tối đa công nghệ 5G.

Dưới đây là một số Câu hỏi thường gặp về những cách quan trọng mà LTE sẽ hỗ trợ 5G:

• Khi nào 5G sẽ loại bỏ 4G LTE? 5G yêu cầu phần cứng mới cho cả nhà khai thác mạng và khách hàng của họ. Các nhà khai thác mạng phải cài đặt phần cứng mới trong tất cả các tháp truyền dẫn của họ, đây sẽ là một quá trình kéo dài và tốn nhiều công sức. Tuy nhiên, tin tốt là các nhà khai thác mạng đã bắt đầu triển khai cơ sở hạ tầng 5G mới từ vài năm trước, khi 5G vẫn còn ở định nghĩa cuối cùng. Thông qua một bản cập nhật phần mềm đơn giản, cơ sở hạ tầng hiện có thể hỗ trợ đồng thời 5G và 4G LTE.
• Dịch vụ LTE là gì? Dịch vụ LTE cung cấp dịch vụ LTE cho các thiết bị đầu cuối 4G LTE, chẳng hạn như bộ định tuyến, cổng, điện thoại và máy tính bảng.
• LTE và 5G có trên các băng tần riêng biệt không? Không cần thiết. 5G có thể chia sẻ cùng một phổ tần với 4G LTE bằng cách sử dụng cách tiếp cận được gọi là Chia sẻ phổ động (DSS). DSS cho phép chúng ta sử dụng 5G sớm hơn và kéo dài tuổi thọ của mạng 4G LTE và do đó kéo dài tuổi thọ dịch vụ của các thiết bị 4G LTE. Tuy nhiên, 5G cũng đang sử dụng phổ “mới” như 5G mmWave chỉ dành riêng cho 5G.

Ngoài ra, LTE cung cấp cơ sở hạ tầng mạng vật lý thiết yếu cho 5G. Một chuyên gia trong ngành lưu ý rằng “Các mạng 5G ban đầu… yêu cầu mặt phẳng điều khiển 4G LTE [một phần tử mạng chịu trách nhiệm định tuyến lưu lượng truy cập] để quản lý các phiên dữ liệu 5G”.

Giải pháp LTE và 5G để chứng minh cho việc triển khai IoT của bạn trong tương lai

LTE là một bước đệm quan trọng trong sự phát triển của kết nối không dây, cho người tiêu dùng cũng như cho các ứng dụng thương mại và công nghiệp. Ngay cả khi các ngành công nghiệp và các nhà phát triển IoT khám phá ra những khả năng phi thường mà 5G mang lại, thật yên tâm khi biết rằng công nghệ LTE cung cấp một cầu nối đã được chứng minh – và thường là chi phí thấp hơn – cho tương lai đó.

Hiện nay Viettel đã cung cấp các giải pháp di động hoàn chỉnh sử dụng công nghệ 4G LTE, LTE Advanced và 5G để hỗ trợ tổ chức của bạn trong việc chứng minh việc triển khai các thiết bị được kết nối của bạn trong tương lai, với bảo mật tích hợp, mạnh mẽ, phần mềm tinh vi và các công cụ quản lý cạnh và đám mây cloud server hàng đầu trong ngành.