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電気通信分野において、LTE（ロングタームエボリューション）は、 GSM / EDGEおよびUMTS / HSPA規格に基づいた、モバイルデバイスおよびデータ端末向けのワイヤレスブロードバンド通信の規格です。異なる無線インターフェースとコアネットワークの改善により、これらの規格の容量と速度が向上しています。[1] [2] LTEは、GSM / UMTSネットワークとCDMA2000ネットワークの両方を備えた通信事業者にとってのアップグレードパスです。LTEの周波数と帯域は国によって異なるため、マルチバンドフォンのみが、LTEがサポートされているすべての国でLTEを使用できます。
用語
この規格は3GPP (3rd Generation Partnership Project)によって開発され、リリース 8 文書シリーズで規定されています。リリース 9 では、若干の機能強化が説明されています。LTE は3.95Gとも呼ばれ、4G LTEやAdvanced 4Gとして販売されてきましたが[要出典] 、元のバージョンは、3GPP リリース 8 および 9 文書シリーズでLTE Advancedに対して規定されている4Gワイヤレス サービスの技術基準を満たしていませんでした。要件はITU-R組織によってIMT Advanced仕様で規定されましたが、市場の圧力と、 WiMAX、Evolved High Speed Packet Access、および LTE が元の 3G 技術にもたらした大きな進歩により、ITU-R は後に LTE および前述の技術を 4G 技術と呼べると決定しました。 [3] LTE Advanced 規格は、IMT-Advanced と見なされるための ITU-R 要件を正式に満たしています。[4] LTE Advanced とWiMAX-Advanced を現在の[いつ? ] 4G技術については、ITUは後者を「真の4G」と定義しています。[5] [6]
概要
LTEはLong-Term Evolution [7]の略で、無線データ通信技術およびGSM/UMTS標準の開発に対するETSI （欧州電気通信標準化機構）の登録商標です。ただし、他の国や企業もLTEプロジェクトで積極的な役割を果たしています。LTEの目標は、2000年代初頭に開発された新しいDSP （デジタル信号処理）技術と変調を使用して、無線データネットワークの容量と速度を向上させることでした。さらに、ネットワークアーキテクチャを再設計してIPベースのシステムに簡素化し、 3Gアーキテクチャと比較して転送遅延を大幅に削減することも目標でした。LTEワイヤレスインターフェイスは2Gおよび3Gネットワークと互換性がないため、別の無線スペクトルで動作する必要があります。
LTEのアイデアは1998年に初めて提案され、CDMAに代わるCOFDM無線アクセス技術の使用と、1428MHz（TE）のLバンドでの地上での使用が検討されました。2004年に日本のNTTドコモによって、この標準の研究は2005年に正式に開始されました。[8] 2007年5月、LTE / SAEトライアルイニシアチブ（LSTI）アライアンスが、新しい標準を検証および推進し、この技術ができるだけ早く世界中に導入されることを目的としたベンダーとオペレーターのグローバルコラボレーションとして設立されました。[9] [10]
LTE規格は2008年12月に完成し、最初の公的LTEサービスは2009年12月14日にオスロとストックホルムでTeliaSoneraによってUSBモデムを使用したデータ接続として開始されました。LTEサービスは北米の大手通信事業者によっても開始され、2010年9月21日に開始された世界初のLTE携帯電話であるSamsung SCH-r900 [11] [12]、2011年2月10日に開始された世界初のLTEスマートフォンであるSamsung Galaxy Indulge [13] [14] 、どちらもMetroPCSによって提供され、 3月17日にVerizonによって提供されたHTC ThunderBoltは商業的に販売される2番目のLTEスマートフォンでした。[15] [16]カナダでは、ロジャースワイヤレスが2011年7月7日にLTEネットワークを初めて立ち上げ、Sierra Wireless AirCard 313U USBモバイルブロードバンドモデム（「LTEロケットスティック」として知られる）を提供し、その後HTCとサムスンの両社がモバイルデバイスを発売した。[17]当初、CDMA事業者はUMBやWiMAXと呼ばれる競合規格へのアップグレードを計画していたが、主要なCDMA事業者（米国のVerizon、Sprint、MetroPCS 、カナダのBell、Telus、日本のKDDIのau 、韓国のSKテレコム、中国のChina Telecom / China Unicomなど）はLTEへの移行を発表した。LTEの次のバージョンはLTE Advancedで、2011年3月に標準化された。[18]サービスは2013年に開始された。[19] LTE Advanced Proとして知られる追加の進化は2015年に承認された。[20]
LTE仕様は、下り最大速度300 Mbit/s、上り最大速度75 Mbit/s、無線アクセスネットワークで5 ms未満の 転送遅延を可能にするQoS規定を提供する。 LTEは、高速で移動するモバイルを管理する機能があり、マルチキャストおよびブロードキャストストリームをサポートする。 LTEは、1.4 MHzから20 MHzのスケーラブルなキャリア帯域幅をサポートし、周波数分割複信（FDD）と時分割複信（TDD）の両方をサポートする。 GPRSコアネットワークを置き換えるために設計されたEvolved Packet Core（EPC）と呼ばれるIPベースのネットワークアーキテクチャは、GSM、UMTS、CDMA2000などの古いネットワークテクノロジーを備えたセルタワーへの音声とデータのシームレスなハンドオーバーをサポートする。[21]よりシンプルなアーキテクチャにより、運用コストが低くなる（たとえば、各E-UTRAセルは、HSPA [22]でサポートされているデータと音声の容量の最大4倍をサポートする）。
歴史
3GPP標準開発のタイムライン
- 2004年、日本のNTTドコモはLTEを国際標準として提案した。[23]
- 2006年9月、シーメンスネットワークス（現在のノキアネットワークス）はノモアリサーチと共同で、LTEネットワークの初のライブエミュレーションをメディアと投資家に披露した。ライブアプリケーションとして、2人のユーザーがダウンリンクでHDTVビデオをストリーミングし、アップリンクでインタラクティブゲームをプレイするデモが行われた。[24]
- 2007年2月、エリクソンは世界で初めて最大144Mbit/sのビットレートを備えたLTEを実証した[25]
- 2007年9月、NTTドコモはテスト中に100mW未満の電力レベルで200Mbit/sのLTEデータレートを実証した。[26]
- 2007年11月、インフィニオンはCMOSプロセスで製造されたシングルチップRFシリコンでLTE機能をサポートする世界初のRFトランシーバーSMARTi LTEを発表しました[27] [28]
- 2008年初頭には、LTEテスト機器が複数のベンダーから出荷され始め、バルセロナで開催されたMobile World Congress 2008では、エリクソンが小型ハンドヘルドデバイス上でLTEによるエンドツーエンドのモバイル通話を世界初公開しました。[29]モトローラは同じイベントでLTE RAN標準に準拠したeNodeBとLTEチップセットを披露しました。
- RAN は Radio Access Network の略です。
- 2008 年 2 月のモバイル ワールド コングレスで:
- モトローラは、 RAN標準に準拠したLTEネットワークとLTEチップセットを使用して、HDビデオデモストリーミング、HDビデオブログ、オンラインゲーム、LTE経由のVoIPなど、LTEがパーソナルメディア体験の提供を加速する方法を実証しました。[30]
- エリクソンEMP（後のST-エリクソン）は、ハンドヘルド端末で世界初のエンドツーエンドのLTE通話を実証しました。 [29]エリクソンは、同じ基地局プラットフォームでLTE FDDモードとTDDモードを実証しました。
- フリースケール・セミコンダクタは、ピークデータレート96Mbit/sダウンリンク、86Mbit/sアップリンクでHDビデオのストリーミングを実証した。[31]
- NXPセミコンダクターズ（後にST-エリクソンの一部門）は、携帯電話で使用するためのソフトウェア無線システムの基盤として、マルチモードLTEモデムを実証した。[32]
- picoChipとMimoonは基地局のリファレンスデザインを実演した。これは、 WiMAXアーキテクチャを備えた共通のハードウェアプラットフォーム（マルチモード/ソフトウェア定義無線）上で動作する。 [33]
- 2008年4月、モトローラはEV-DOからLTEへの最初のハンドオフを実証しました。これは、LTEから商用EV-DOネットワークにストリーミングビデオを渡し、再びLTEに戻すというものでした。[34]
- 2008年4月、LGエレクトロニクスとノーテルは時速110km（68mph）で走行中に50Mbit/sのLTEデータレートを実証した。[35]
- 2008年11月、モトローラは業界初の700MHz帯域でのLTE無線セッションを実証した。[36]
- ノキア・シーメンス・ネットワークスとハインリッヒ・ヘルツ研究所の研究者は、100Mbit/sのアップリンク転送速度を備えたLTEを実証した。[37]
- 2009 年 2 月のモバイル ワールド コングレスで:
- インフィニオンは2G/3G/LTE機能を備えたシングルチップ65nm CMOS RFトランシーバーを実証した[38]
- アルカテル・ルーセントがワイヤレスブロードバンドアプリケーションを特定し開発するために設立した多業種コンソーシアム、ng Connectプログラムの開始。 [39]
- モトローラは、実際の都市部のRF環境でLTEシステムのパフォーマンスを実証するために、バルセロナの路上でLTEドライブツアーを提供しました[40]
- 2009年7月、ヌジラは880MHz LTEパワーアンプの効率が60%以上であることを実証した[41]
- 2009年8月、ノーテルとLGエレクトロニクスは、 CDMAとLTEネットワーク間のハンドオフを標準に準拠した方法で初めて成功させた[42]
- 2009年8月、アルカテル・ルーセントは700MHz帯域のLTE基地局のFCC認証を取得した。[43]
- 2009年9月、ノキア・シーメンス・ネットワークスは、標準に準拠した商用ソフトウェアによる世界初のLTE通話を実証した。[44]
- 2009年10月、エリクソンとサムスンは、スウェーデンのストックホルムで初の商用LTEデバイスとライブネットワーク間の相互運用性を実証しました。[45]
- 2009年10月、アルカテル・ルーセント社のベル研究所、ドイツテレコムイノベーション研究所、フラウンホーファーハインリッヒヘルツ研究所、アンテナサプライヤーのカトライン社は、LTEおよび3Gネットワークのデータ伝送速度の向上を目的とした協調マルチポイント伝送（CoMP）と呼ばれる技術のライブフィールドテストを実施しました。[46]
- 2009年11月、アルカテル・ルーセントは、欧州デジタルディビデンド（EDD）の一環として確保された800MHzの周波数帯域を使用して、初のLTEライブ通話を完了しました。[47]
- 2009年11月、ノキア・シーメンス・ネットワークスとLGはLTEの最初のエンドツーエンドの相互運用性テストを完了しました。[48]
- 2009年12月14日、スカンジナビアの首都ストックホルムとオスロで、スウェーデンとフィンランドのネットワーク事業者TeliaSoneraとそのノルウェーブランド名NetCom（ノルウェー）によって最初の商用LTEが展開されました。TeliaSoneraは、ネットワークを誤って「4G」とブランド化しました。提供されたモデムデバイスはSamsung（ドングルGT-B3710）によって製造され、SingleRANテクノロジーを使用したネットワークインフラストラクチャはHuawei（オスロ）[49]とEricsson（ストックホルム）によって作成されました。TeliaSoneraは、スウェーデン、ノルウェー、フィンランドで全国的にLTEを展開する予定です。[50] TeliaSoneraは、10MHz（最大20MHzのうち）のスペクトル帯域幅と、シングル入力およびシングル出力の伝送を使用しました。展開により、物理層のネットビットレートは、ダウンリンクで最大50Mbit/s、アップリンクで25Mbit/sになるはずでした。導入テストでは、ストックホルムでのTCP グッドプットはダウンリンクで42.8Mbit/s、アップリンクで5.3Mbit/sであることが示された。[51]
- 2009年12月、ST-EricssonとEricssonはマルチモードデバイスでLTEとHSPAのモビリティを初めて実現しました。[52]
- 2010年1月、アルカテル・ルーセントとLGはLTEとCDMAネットワーク間のエンドツーエンドのデータ通話のライブハンドオフを完了しました。[53]
- 2010年2月、ノキア・シーメンス・ネットワークスとモビスターはスペインのバルセロナで開催されたモバイル・ワールド・コングレス2010でLTEのテストを行い、屋内と屋外の両方でデモンストレーションを行った。[54]
- 2010年5月、モバイルテレシステムズ（MTS）とファーウェイは、ロシアのモスクワで開催された「スビアス・エクスポコム2010」で屋内LTEネットワークを公開した。[55] MTSは、2011年初頭までにモスクワでLTEサービスの試験を開始する予定である。これに先立ち、MTSはウズベキスタンでLTEネットワークを構築するライセンスを取得しており、アルカテル・ルーセントと提携してウクライナでLTEネットワークの試験を開始する予定である。
- 2010年5月の上海万博で、モトローラは中国移動と共同でライブLTEのデモを行った。これには、TD-LTEを使用したビデオストリームとドライブテストシステムが含まれていた。[56]
- 2010 年 12 月 10 日現在、DirecTV はVerizon Wireless と提携し、ペンシルベニア州のいくつかの家庭で、インターネットとテレビの統合バンドルを提供する高速 LTE ワイヤレス技術のテストを実施しています。Verizon Wireless は、1 億 1,000 万人以上のアメリカ人が住む 38 の市場で、12 月 5 日日曜日に LTE ワイヤレス サービス (データ用、音声なし) を開始したと発表しました。[57]
- 2011年5月6日、スリランカテレコムモビテルは南アジアで初めて4G LTEを実証し、スリランカで96Mbit/sのデータ速度を達成した。 [58]
キャリア採用タイムライン
GSMまたはHSUPAネットワークをサポートするほとんどの通信事業者は、いずれLTEにネットワークをアップグレードすることが予想されます。商用契約の完全なリストは次のURLでご覧いただけます。[59]
- 2009年8月：テレフォニカは、今後数か月間にLTEのフィールドテストを行う国として、ヨーロッパではスペイン、イギリス、ドイツ、チェコ共和国、ラテンアメリカではブラジルとアルゼンチンの6か国を選定した。[60]
- 2009年11月24日：テレコム・イタリアは、トリノで展開され、現在サービス中の2G/3Gネットワークに完全に統合された、世界初の屋外商用化前実験を発表しました。 [61]
- 2009 年 12 月 14 日、スカンジナビアの 2 つの首都ストックホルムとオスロで、 TeliaSonera 社が世界初の一般向け LTE サービスを開始しました。
- 2010年5月28日、ロシアの通信事業者Scartelは、2010年末までにカザンでLTEネットワークを開始すると発表した。[62]
- 2010年10月6日、カナダの通信事業者ロジャース・コミュニケーションズは、カナダの首都オタワをLTE試験の場とすると発表した。ロジャースは、この試験を拡大し、オタワ地域全体で低周波数帯と高周波数帯の両方でLTEの包括的な技術試験に移行すると述べた。[63]
- 2011年5月6日、スリランカテレコムモビテルは南アジアで初めて4G LTEの実証に成功し、スリランカで96Mbit/sのデータ速度を達成した。[64]
- 2011年5月7日、スリランカの携帯電話事業者Dialog Axiata PLCは、ベンダーパートナーのHuaweiと共同で南アジア初のパイロット4G LTEネットワークを開始し、ダウンロードデータ速度が最大127Mbit/sであることを実証した。[65]
- 2012年2月9日、Telus Mobilityは、バンクーバー、カルガリー、エドモントン、トロントおよびグレータートロントエリア、キッチナー、ウォータールー、ハミルトン、グエルフ、ベルヴィル、オタワ、モントリオール、ケベックシティ、ハリファックス、イエローナイフなどの大都市圏でLTEサービスを開始しました。[66]
- Telus Mobilityは、LTEを4G無線規格として採用すると発表した。[67]
- コックスコミュニケーションズは、無線LTEネットワーク構築のための最初の塔を所有しています。[68]無線サービスは2009年後半に開始されました。
- 2019年3月、世界モバイルサプライヤー協会は、現在LTEネットワーク（ブロードバンド固定無線アクセスおよび/またはモバイル）を商用展開している事業者が717社あると報告した。[69]
以下は、OpenSignal.comが2019年2月/3月に測定した4G LTEカバレッジの上位10カ国/地域のリストです。[70] [71]
すべての国/地域の完全なリストについては、4G LTE 普及率による国別リストを参照してください。
LTE-TDDとLTE-FDD
LTE-TDD（ロングタームエボリューションタイムディビジョンデュプレックス）は、 TDD LTEとも呼ばれ、中国移動、大唐電信、華為、ZTE、ノキアソリューションズアンドネットワークス、クアルコム、サムスン、ST-エリクソンを含む企業の国際連合によって共同開発された4G通信技術および規格です。これは、ロングタームエボリューション（LTE）技術規格の2つのモバイルデータ伝送技術の1つであり、もう1つはロングタームエボリューション周波数分割デュプレックス（LTE-FDD ）です。一部の企業は、 TD-SCDMAに親しみを込めてLTE-TDDを「TD-LTE」と呼んでいますが、3GPP仕様のどこにもその略語への言及はありません。[72] [73] [74]
LTE-TDDとLTE-FDDには、データのアップロードとダウンロードの方法と、ネットワークが展開される周波数スペクトルの2つの大きな違いがあります。LTE-FDDはデータのアップロードとダウンロードにペアの周波数を使用しますが、[75] LTE-TDDは単一の周波数を使用し、時間の経過とともにデータのアップロードとダウンロードを交互に行います。[76] [77] LTE-TDDネットワークでのアップロードとダウンロードの比率は、より多くのデータを送信または受信する必要があるかどうかに応じて、動的に変更できます。[78] LTE-TDDとLTE-FDDは異なる周波数帯域で動作し、[79] LTE-TDDはより高い周波数でより適切に機能し、LTE-FDDはより低い周波数でより適切に機能します。[80] LTE-TDDに使用される周波数は1850MHzから3800MHzの範囲で、いくつかの異なる帯域が使用されています。[81] LTE-TDDスペクトルは、一般的にアクセスが安価で、トラフィックが少なくなります。[79]さらに、LTE-TDDの帯域はWiMAXに使用されている帯域と重複しており、WiMAXはLTE-TDDをサポートするように簡単にアップグレードできます。[79]
2種類のLTEはデータ伝送の処理方法に違いがあるものの、LTE-TDDとLTE-FDDはコア技術の90％を共有しており、同じチップセットとネットワークで両方のバージョンのLTEを使用することができます。[79] [82]サムスンやクアルコムなど、多くの企業がデュアルモードチップやモバイルデバイスを製造しており、[ 83] [84] CMHKとHi3G Accessの通信事業者は、それぞれ香港とスウェーデンでデュアルモードネットワークを開発しています。[85]
LTE-TDDの歴史
LTE-TDDの創設には、技術の開発とテストに取り組んだ国際企業の連合が関与した。[86] 中国移動はLTE-TDDの初期の提唱者であり、[79] [87]大唐電信[86]や華為などの他の企業とともにLTE-TDDネットワークの展開に取り組み、後にLTE-TDD機器がホワイトスペース（放送テレビ局間の周波数スペクトル）で動作できるようにする技術を開発した。[73] [88] インテルも開発に参加し、中国で華為[89]のほか、 ST-エリクソン[79 ] 、ノキア[ 79]、ノキア・シーメンス（現ノキア・ソリューションズ・アンド・ネットワークス[73]）と共にLTE-TDD相互運用性ラボを設立し、容量を80パーセント、カバレッジを40パーセント増加させたLTE-TDD基地局を開発した。[90] クアルコムも参加し、LTE-TDDとLTE-FDD、HSPA、EV-DOを組み合わせた世界初のマルチモードチップを開発した。[84]ベルギーの企業であるAccelleranもLTE-TDDネットワーク用のスモールセルの構築に取り組んでいる。[91]
LTE-TDD技術の試験は2010年に始まり、リライアンス・インダストリーズとエリクソン・インドがインドでLTE-TDDのフィールドテストを実施し、ダウンロード速度80メガビット/秒、アップロード速度20メガビット/秒を達成した。[92] 2011年までに、チャイナ・モバイルは6つの都市でこの技術の試験を開始した。[73]
当初は中国やインドなど数カ国でのみ利用されている技術と見られていたが、[93] 2011年までにLTE-TDDへの国際的な関心が拡大し、特にアジアではLTE-FDDに比べてLTE-TDDの導入コストが低いことが一因となった。[73]その年の半ばまでに、世界中で26のネットワークがこの技術の試験を実施していた。[74]また、2011年には、China Mobile、 Bharti Airtel、SoftBank Mobile、Vodafone、Clearwire、Aero2、E-Plusが創設パートナーとなってGlobal LTve (GTI)も開始された。[94] 2011年9月、HuaweiはポーランドのモバイルプロバイダーAero2と提携し、ポーランドでLTE-TDDとLTE-FDDを組み合わせたネットワークを開発すると発表し、[95]、2012年4月までにZTE Corporationは19カ国33の通信事業者向けに試験的または商用のLTE-TDDネットワークの導入に取り組んだ。[85] 2012年後半、クアルコムはインドで商用LTE-TDDネットワークを展開するために広範囲に取り組み、Bharti AirtelおよびHuaweiと提携してインド初のマルチモードLTE-TDDスマートフォンを開発しました。[84]
日本では、ソフトバンクモバイルが2012年2月にAdvanced eXtended Global Platform（AXGP）の名称でLTE-TDDサービスを開始し、SoftBank 4G（ja）として販売した。AXGP帯域は以前はウィルコムのPHSサービスに使用されており、2010年にPHSが廃止された後、PHS帯域はAXGPサービスに再利用された。[96] [97]
米国では、クリアワイヤがLTE-TDDの導入を計画しており、チップメーカーのクアルコムが自社のマルチモードLTEチップセットでクリアワイヤの周波数をサポートすることに同意した。[98] 2013年にスプリントがクリアワイヤを買収したことで、[ 75] [99]同社はサムスン、アルカテル・ルーセント、ノキアが構築したネットワーク上でLTEサービスにこれらの周波数を使い始めた。[100] [101]
2013年3月時点で、142のLTE-FDDネットワークと14のLTE-TDDネットワークを含む156の商用4G LTEネットワークが存在していた。[86] 2013年11月時点で、韓国政府は2014年にLTE-TDDサービスを提供する4番目の無線通信事業者を許可する予定であり、[77] 2013年12月には、中国の3つの携帯電話事業者にLTE-TDDライセンスが付与され、4G LTEサービスの商用展開が可能になった。[102]
2014年1月、ノキアソリューションズアンドネットワークスは、LTE経由の音声通話の一連のテストを完了したことを発表しました（
2015年11月、中国移動のTD-LTEネットワーク上でLTE(VoLTE)通話を実現した。[103]翌月、ノキアソリューションズアンドネットワークスとスプリントは、LTE-TDDネットワークを使用して毎秒2.6ギガビットのスループット速度を実証し、これまでの毎秒1.6ギガビットの記録を上回ったと発表した。[104]
特徴
LTE 規格の大部分は、3G UMTS を最終的に4Gモバイル通信技術にアップグレードすることに対応しています。作業の大部分は、既存の UMTS回線+パケット スイッチング複合ネットワークから、オール IP フラット アーキテクチャ システムへの移行に伴い、システムのアーキテクチャを簡素化することを目的としています。E -UTRAは LTE の無線インターフェイスです。主な機能は次のとおりです。
- ピークダウンロード速度は最大 299.6 Mbit/s、アップロード速度はユーザー機器のカテゴリに応じて最大 75.4 Mbit/sです (20 MHz のスペクトルを使用する 4×4 アンテナを使用)。音声中心クラスからピークデータ速度をサポートするハイエンド端末まで、5 つの異なる端末クラスが定義されています。すべての端末は 20 MHz の帯域幅を処理できます。
- データ転送の遅延が低い (最適な状態では小さな IP パケットの遅延は5 ミリ秒未満) ため、従来の無線アクセス テクノロジに比べてハンドオーバーの遅延と接続セットアップ時間が短くなります。
- 周波数に応じて最大時速350 km（220 mph）または500 km（310 mph）で移動する端末のサポートなど、モビリティのサポートが強化されました。
- ダウンリンクには直交周波数分割多重アクセス、アップリンクには電力を節約するためのシングルキャリア FDMA を使用します。
- 同じ無線アクセス技術を使用したFDDとTDD の両方の通信システムと半二重 FDDをサポートします。
- ITU-RによってIMTシステムで現在使用されているすべての周波数帯域をサポートします。
- スペクトルの柔軟性の向上: 1.4 MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、および 20 MHz 幅のセルが標準化されています。( W-CDMA には 5 MHz スライス以外のオプションがないため、5 MHz が一般的なスペクトル幅として割り当てられており、 2G GSMやcdmaOneなどの従来の標準で既に使用されていることが多い国では、展開に問題が生じます。)
- 半径数十メートル (フェムトセルおよびピコセル) から半径 100 km (62 マイル) のマクロセルまでのセル サイズをサポートします。地方で使用される低周波数帯域では、5 km (3.1 マイル) が最適なセル サイズで、30 km (19 マイル) で妥当なパフォーマンスが得られ、最大 100 km のセル サイズが許容可能なパフォーマンスでサポートされます。都市部および都会部では、高速モバイル ブロードバンドをサポートするために、より高い周波数帯域 (EU の 2.6 GHz など) が使用されます。この場合、セル サイズは 1 km (0.62 マイル) 以下になることがあります。
- 5MHzセルごとに少なくとも200のアクティブデータクライアント（接続ユーザー）をサポートします。[105]
- 簡素化されたアーキテクチャ: E-UTRANのネットワーク側はeNode Bのみで構成されます。
- 従来の標準規格（ GSM / EDGE、UMTS、CDMA2000など）との相互運用および共存をサポートします。ユーザーは、LTE 標準規格を使用してエリア内で通話またはデータ転送を開始し、サービスエリアが利用できない場合は、GSM / GPRSまたは W-CDMA ベースの UMTS、あるいはcdmaOneや CDMA2000などの3GPP2ネットワークを使用して、ユーザー側での操作なしに操作を続行できます。
- アップリンクとダウンリンクのキャリアアグリゲーション。
- パケット交換無線インターフェース。
- MBSFN (マルチキャスト ブロードキャスト シングル周波数ネットワーク)のサポート。この機能は、LTE インフラストラクチャを使用してモバイル TV などのサービスを提供できるもので、 LTE 信号を受信する LTE 対応デバイスのみがDVB-Hベースの TV ブロードキャストの競合相手となります。
音声通話
LTE規格は、オールIPネットワークでパケット交換のみをサポートしています。GSM、UMTS、CDMA2000の音声通話は回線交換であるため、LTEの採用により、通信事業者は音声通話ネットワークを再設計する必要があります。[106] 4つの異なるアプローチが生まれました。
- LTE 経由の音声通話 (VoLTE)
- 回線交換フォールバック (CSFB)
- このアプローチでは、LTE はデータ サービスのみを提供し、音声通話を開始または受信する場合は回線交換ドメインにフォールバックします。このソリューションを使用する場合、オペレータはIMS を展開する代わりにMSC をアップグレードするだけで済むため、迅速にサービスを提供できます。ただし、欠点は通話セットアップの遅延が長くなることです。
- 音声とLTEの同時利用（SVLTE）
- このアプローチでは、携帯電話は LTE モードと回線交換モードで同時に動作し、LTE モードはデータ サービスを提供し、回線交換モードは音声サービスを提供します。これは、携帯電話のみに基づくソリューションであり、ネットワークに特別な要件はなく、IMSの展開も必要ありません。このソリューションの欠点は、携帯電話が高価になり、消費電力が高くなる可能性があることです。
- シングル無線音声通話継続 (SRVCC)
通信事業者が開始していないもう1つのアプローチは、オーバーザトップコンテンツ（OTT）サービスの利用であり、SkypeやGoogle Talkなどのアプリケーションを使用してLTE音声サービスを提供する。[107]
LTE の主要支持者のほとんどは、当初から VoLTE を好み、推進してきました。しかし、初期の LTE デバイスやコア ネットワーク デバイスにソフトウェア サポートがなかったため、多くの通信事業者が暫定的なソリューションとしてVoLGA (Voice over LTE Generic Access) を推進しました。[108]このアイデアは、携帯電話が顧客のプライベート インターネット接続 (通常は無線 LAN) を介して音声通話を行うことができるプロトコルを定義するGAN (Generic Access Network、UMA または Unlicensed Mobile Access とも呼ばれる) と同じ原理を使用するというものでした。しかし、VoLGA はあまり支持されませんでした。VoLTE ( IMS ) は、音声通話インフラストラクチャ全体をアップグレードする必要があるという代償はあるものの、はるかに柔軟なサービスを約束しているからです。VoLTE では、LTE 信号品質が悪い場合に 2G または 3G ネットワークへのハンドオーバーをスムーズに実行できるように、Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) が必要になる場合があります。[109]
業界では VoLTE が標準化されていますが、LTE の初期の導入では、通信事業者が暫定的な対策として回線交換フォールバックを導入する必要がありました。VoLTE 非対応のネットワークまたはデバイスで音声通話を発信または受信する場合、LTE ハンドセットは通話中、古い 2G または 3G ネットワークにフォールバックします。
音声品質の向上
互換性を確保するために、3GPPは少なくともAMR-NBコーデック（狭帯域）を要求していますが、VoLTEに推奨される音声コーデックは、 HD Voiceとしても知られるAdaptive Multi-Rate Widebandです。このコーデックは、16kHzサンプリングをサポートする3GPPネットワークで必須です。[110]
フラウンホーファーIISは、LTE端末向けのAAC-ELD（Advanced Audio Coding – Enhanced Low Delay）コーデックの実装である「Full-HD Voice」を提案し、実証しました。 [111]これまでの携帯電話の音声コーデックは3.5kHzまでの周波数しかサポートしておらず、HD Voiceとしてブランド化されている今後の広帯域オーディオサービスは7kHzまでしかサポートしていませんでしたが、Full-HD Voiceは20Hzから20kHzまでの全帯域幅をサポートします。ただし、エンドツーエンドのFull-HD Voice通話を成功させるには、発信者と受信者の端末、およびネットワークの両方がこの機能をサポートしている必要があります。[112]
周波数帯域
LTE 規格はさまざまなバンドをカバーしており、各バンドは周波数とバンド番号の両方で指定されます。
- 北米 – 600、700、850、1700、1900、2300、2500、2600、3500、5000 MHz (バンド 2、4、5、7、12、13、14、17、25、26、28、29、30、38、40、41、42、43、46、48、66、71)
- 中央アメリカ、南アメリカ、カリブ海地域 – 600、700、800、850、900、1700、1800、1900、2100、2300、2500、2600、3500、5000 MHz (バンド 1、2、3、4、5、7、8、12、13、14、17、20、25、26、28、29、38、40、41、42、43、46、48、66、71)
- ヨーロッパ – 450、700、800、900、1500、1800、2100、2300、2600、3500、3700MHz（バンド1、3、7、8、20、22、28、31、32、38、40、42、43）[113] [114]
- アジア – 450、700、800、850、900、1500、1800、1900、2100、2300、2500、2600、3500MHz（バンド1、3、5、7、8、11、18、19、20、21、26、28、31、38、39、40、41、42）[115]
- アフリカ – 700、800、850、900、1800、2100、2500、2600 MHz (バンド 1、3、5、7、8、20、28、41) [引用が必要]
- オセアニア（オーストラリア[116] [117]およびニュージーランド[118]を含む） – 700、850、900、1800、2100、2300、2600 MHz（バンド1、3、5、7、8、28、40）
その結果、ある国の携帯電話が他の国では機能しない可能性があります。国際ローミングには、マルチバンド対応の携帯電話が必要になります。
特許
欧州電気通信標準化機構（ETSI）の知的財産権（IPR）データベースによると、2012年3月時点で約50社がLTE標準をカバーする必須特許を保有していると宣言している。 [119]しかし、ETSIは宣言の正確性について調査を行っていないため、[119]「LTE必須特許の分析では、ETSI宣言よりも多くのことを考慮に入れる必要がある」。[120]独立した調査によると、携帯電話メーカーの全収益の約3.3～5％が標準必須特許に費やされている。これは、クロスライセンスなどの割引ライセンス契約により、公表されている合計レートよりも低い。[121] [122] [123]
参照
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- 無線データ規格の比較
- E-UTRA – LTEで使用される無線アクセスネットワーク
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- フラット IP – モバイル ネットワークにおけるフラット IP アーキテクチャ
- LTE-A
- LTE-Aプロ
- LTE-U
- ナローバンド IoT (NB-IoT)
- LTEネットワークのシミュレーション
- QoS クラス識別子(QCI) – LTE ネットワークでベアラ トラフィックに適切なサービス品質を割り当てるために使用されるメカニズム
- システムアーキテクチャの進化 - LTEのコアネットワークの再アーキテクチャ
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- WiMAX – LTEの競合
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