Her er fremtiden for Danmarks 4G-netværk – få styr på 4G LTE

TD… hvad for noget?

4G LTE er ikke bare 4G, for der findes nemlig to forskellige standarder indenfor 4G LTE. Nu tænker du måske, at det kan være helt lige meget, men det er det desværre ikke helt.

Selvom de to standarder ligner hinanden meget, så er der en stor forskel på nogle væsentlige områder, og måske også en forskel som du vil kunne mærke.

Lige nu er FD-LTE den dominerende standard, men ude i den store verden stormer TD-LTE frem, og standarden kommer også til Danmark inden for en overskuelig fremtid.

Men hvad skal vi dog med to standarder, og hvad betyder det for dig som forbruger? Nysgerrig? Så læs med i vores gennemgang af forskellen på TD-LTE og FD-LTE.

De to standarder

Inden for 4G LTE netværk taler man om FD-LTE og TD-LTE.

Kært barn har mange navne, og sådan er det også med de to LTE standarder.

TD-LTE kaldes således både TDD-LTE eller LTE-TDD, mens FD-LTE kaldes FDD-LTE og LTE-FDD. For nemhedens skyld benytter vi i denne artikel forkortelserne TD-LTE og FD-LTE.

TD-LTE står for Time-Division Long-Term Evolution, mens FD-LTE står for Frequency-Division Long-Term Evolution.

Forskellen mellem de to standarder kan ses direkte i navnene. TD-LTE benytter tid (Time) til at separere afsendelse og modtagelse af data, mens FD-LTE sender og modtager på forskellige frekvenser (frequency).

FD-LTE er den standard som er mest udviklet, og det er den standard som f.eks. TDC og Telia allerede benytter i Danmark.

TD-LTE er den LTE standard, som teleselskabet 3 vil benytte i deres kommende 4G netværk – eller mere korrekt; 3 vil faktisk benytte både FD-LTE og TD-LTE i en kombination. På den korte bane vil 3 benytte FD-LTE, men på den lidt længere bane kommer TD-LTE ind i billedet.

Lidt forsimplet så er forskellen på FD-LTE og TD-LTE, at FD-LTE benytter to separate frekvensblokke til henholdsvis at sende og modtage data, mens TD-LTE benytter samme frekvensblok til både at sende og modtage data i.

FD-LTE kræver altså to såkaldte parrede frekvensblokke, mens TD-LTE kun har brug for én frekvensblok.

Det gør i teorien TD-LTE mere effektiv til at udnytte frekvensblokken på bekostning af forbindelsens latency (ping tid).

Hvorfor er der to standarder?

Fordi der er frekvensknaphed hele kloden rundt. TD-LTE udnytter frekvenserne mere effektivt ved at benytte samme frekvenser til både upload og download.

I en række lande er man nærmest tvunget til at benytte TD-LTE på grund af knaphed på frekvenser og på grund af antallet af mobilkunder.

I lande som Indien og Kina, hvor der er hundrede af millioner af mobilkunder, har man ikke flere frekvenser til rådighed end i så mange andre lande.

Samtidig er det i mange lande vigtige at kunne servicere et stort antal brugere til så lav en pris som muligt, da den gennemsnitlige indtjening per kunde er lavere end f.eks. i Europa eller Nordamerika. Det kræver altså en effektiv udnyttelse af de frekvenser, som man har adgang til.

Her er TD-LTE langt mere effektiv, da man benytter samme frekvens til både upload og download. Det betyder at man på papiret kan overføre langt flere data sammenlignet med FD-LTE. Men hvordan hænger det nu sammen?

Den lille forskel

Den lille forskel mellem TD-LTE og FD-LTE kan forklares ganske enkelt. Sådan lidt firkantet er forskellen mellem de to LTE varianter, at FD-LTE kræver to frekvenser, mens TD-LTE kun behøver én frekvens.

Både FD-LTE og TD-LTE kan benyttes med forskellige størrelser frekvensblokke. LTE standarden er således skalerbar fra 1.4, 3, 5, 10, 15 helt op til 20 MHz. I fremtiden vil man også kunne benytte langt større frekvensblokke.

FD-LTE benytter to frekvenser og man kan derved afsende data på den ene frekvens, mens der modtages på den anden frekvens. TD-LTE benytter kun én frekvens, og bliver derfor nød til skiftevis at sende og modtage data.

Med FD-LTE vil et teleselskab benytte den første frekvensblok á 5 MHz til download, mens den anden frekvens blok vil benyttes til upload. Men den sidste frekvensblok vil ikke blive udnyttet særlig effektivt, da langt de fleste brugere downloader langt mere end de uploader.

Det betyder, at den første frekvensblok kan blive udnyttet fuldt ud, mens den anden frekvensblok til upload måske kun bliver udnyttet 25 procent.

Med i FD-LTE spilder man altså 75 procent af den ene frekvensblok i dette tænkte senarie.

Hvis et selskab har fået tildelt 2 x 5 MHz frekvenser (såkaldte parrede frekvenser), så vil man med TD-LTE kunne udnytte disse frekvenser langt mere effektivt.

Med TD-LTE benytter man begge frekvensblokke til både upload og download. Det betyder, at man kan udnytte begge frekvensblokke fuld ud og man spilder ingen plads.

Samtidig så kan teleselskaberne lave såkaldt “load-balancing” de to frekvensblokke imellem. Det betyder, at man i realtid kan allokere upload eller download ressourcer afhænig af belastningen.

Dynamisk

På illustrationen ses et tænkt senarie, hvor der er mange brugere, der uploader en stor mængde data. I et sådan senarie kan mobilnetværket udnytte frekvenserne til fulde ved at inddrage en hel frekvensblok til afsendelse eller modtagelse af data.

Til venstre ses en neutral indstilling, hvor der er lige meget kapaciet til upload og download.

Nu begynder folk så at uploade data i stor stil, og netværket skifter over til opsætningen, som ses til højre på illustrationen.

Den ene frekvensblok bliver nu kun brugt til uplad af data (rød farve), men den anden frekvensblok bliver brugt til både upload og download. Derved bliver 75 procent af frekvensblokkene udnyttet til upload.

Når der ikke længere er behov for den store upload kapacitet, så kan netværket gå tilbage til et neutralt udgangspunkt – eller i et realistisk senarie til en fordeling, der hedder 75/25 til download/upload kapacitet. Der bliver trods alt downloadet en del mere end der bliver uploadet på et netværk.

Det er denne dynamiske tildeling af frekvens ressourcer som gør TD-LTE så attraktiv for teleselskaberne, da denne tildeling udnytter frekvens ressourcerne langt mere effektivt. FD-LTE kan ikke lave denne dynamiske deling af ressourcerne, og det er TD-LTEs store fordel.

I praksis foregår denne dynamsike tildeling af ressourcer i et TD-LTE netværk ved at netværket automatisk vælger imellem syv standardindstillinger, som kombinerer afsendelse/modtagelse af data på forskellig vis. Den tekniske term kaldes for Uplink / Downlink subframe configuration.

I en af indstillingerne benyttes 8/9 del af båndbredden til download mens en anden indstilling f.eks. giver 5/8 del af båndbredden til upload.

Et komplet skema over disse standardinstillinger kan findes her.

Men hvad betyder denne dynamiske tildeling af ressourcer så for oplevelsen for brugerne af TD-LTE netværk?  Det betyder ganske simpelt, at netværket konstant kan tilpasse sig belastningen i real-tid.

På nogle tidspunkter af dagen kan der være stor belastning på upload-delen, men der på andre tidspunkter kan være meget pres på download delene. Med TD-LTE tilpasser netværket sig selv til belastnignen, og man får som forbruger altid den bedst mulige oplevelse af hastighed på netværket.

Ude i den store verden

TD-LTE er i høj grad drevet af de kinesiske, amerikanske og indiske teleselskaber som står med to udfordringer; Frekvensknaphed og stort antal mindre bemidlede kunder – dette er specielt en udfordring i Indien og Kina.

Kinesiske China Mobile, Indiske BWA og amerikanske Sprint/Clearview er tre at de store internationale teleselskaber, som har drevet TD-LTE teknologi frem. Deres anstrengelser har resulteret i, at vi i fremtiden kommer til at se mobiltelefoner og modems som både undersøttter FD-LTE og TD-LTE med det samme chipset.

Man vil altså i fremtiden kunne købe en mobiltelefon, som så selv tilpasser sig til den 4G standard, som ens teleselskab benytter.

Forventningen er dog, at vi først for alvor kommer til at se TD-LTE telefoner og modems i handlen i andet halvår 2012, da producenterne af de nødvendige chipsæt endnu ikke er helt klar med TD-LTE produkterne.

Når det er sagt, så er der ingen tvivl om, at TD-LTE har et stort potentiale i fremtiden. Der er frekvensknaphed i næsten alle lande, og teleselskaberne bliver tvunget til at vælge mellem dyre investeringer i flere mobilmaster og dyre licenser til flere frekvenser, eller udnytte deres eksisterende frekvenser mere effektiv med TD-LTE.

Samtidig så er en licens til ikke parede frekvenser ofte billigere at erhverve, hvilket kan nedbringe de totale omkostninger for teleselskaber.

I Danmark brugte TDC, Telenor og Telia f.eks. næsten 300 millioner kroner på en licens til 2 x 20 MHz parede frekvenser, mens 3 kunne nøjes med 9 millioner kroner for 3 x 5 MHz uparrede frekvenser.

Er TD-LTE en overlegen teknologi?

Det korte svar er nej. Med TD-LTE vil man som teleselskab kunne udnytte sine frekvenser mere effektiv, men der er også nogle omkostninger.

Først og fremmest så er TD-LTE teknologien ikke helt så udbredt som FD-LTE – endnu. Det er blot et spørgsmål om tid, før det bliver normalt, at producenterne af telefoner og modems understøtter begge LTE standarder.

Dernæst så der en lidt højere latency på TD-LTE, men forskellen er altså til at overkomme set i forhold til den bedre undnyttelse af frekvenserne.

TD-LTE har endvidere også en begrænsende faktor der hedder tiden. Da man med TD-LTE skiftevis sender og modtager, så bliver man nødt til at have en såkaldt “guard-interval”. Et “guard-interval” er en lille tidsperiode imellem at man sender og modtager.

For at undgå, at man skaber forstyrelser i TD-LTE netværket, så indsættes en lille pause mellem afsendelse og modtagelse af data, og længden af denne pause afhænger af, hvor langt der er mellem mobiltelefonen og sendemasten.

Altså jo længere sendemasten skal række, jo længere pause skal der være mellem afsende/modtagelse af data og det betyder i sidste ende lave hastigheder, fordi man har mange lange pauser. Denne ulempe har FD-LTE ikke, og hver mobilmast kan benyttes over lange afstande.

På grund af “guard-intervallet” og den skiftende afsendelse/modtagelse af data, så har TD-LTE en såkaldt “latency”, som er cirka dobbelt så høj som FD-LTE. Latency er den forsinkelse der opstår når et signal skal sendes frem og tilbage mellem netværket og ens telefon – populært kaldes det også for “ping-tiden”, hvilket inkarnerede spilentusiaster kender alt til. Jo lavere latency, jo hurtigere opleves forbindelsen.

I praksis måles forskellen i millisekunder under optimale forhold. Latency på FD-LTE er cirka 12 millisekunder, mens TD-LTE ligger på omkring 25 millisekunder. Med TD-LTE er forbindelsens latency altså i praksis cirka dobbelt så høj.

Der er også nogle “fælder” omkring hvilke frekvenser, som man kan benytte til henholdsvis TD-LTE og FD-LTE. Antennerne i mobilenhederne og på sendemasterne skal kunne modtage og sende på de samme frekvenser, og der er forskel på hvilke frekvenser man kan benytte til TD-LTE og FD-LTE.

Det er ikke så meget teknikken, der spiller ind, men derimod mere politik. Internationalt skal man nemlig aftale hvilke frekvensområder der afsættes til hvilke teknologier, så producenterne af både netværksudstyr og mobileenheder laver antennesystemer, der kan modtage signalerne fra de forskellige LTE varianter. En oversigt over hvilke frekvenser der benyttes til henholdsvis FD-LTE og TD-LTE kan ses her.

Men alt denne tekniksnak er sådan set lige meget, for hvilken standard der i fremtiden bliver “vinderen”, det bestemmes slet ikke i lille Danmark.  Det bliver derimod de store teleselskaber i udlandet, som kommer til at bestemme udviklingen – og det bliver i udviklingslandende såsom Kina, Indien og Brazilien at udviklingen bliver drevet frem. I disse lande står TD-LTE på nuværnede tidspunkt meget stærk.

I Danmark kommer vi højest sansynligt til at se en kombination af FD-LTE og TD-LTE, mens man i andre lande måske udelukkende vil benytte TD-LTE.

Hvad byder fremtiden på?

Som vi har gennemgået så er TD-LTE en meget spændende og lovende teknologi, men vi skal ikke forvente at teleselskaberne i Danmark lancerer TD-LTE i morgen.

Teknologien bag TD-LTE er på plads, men der mangler endnu gode produkter i form at telefoener og modems. Derfor vil vi heller ikke se TD-LTE blive lanceret i morgen.

De danske teleselskaber vil i første omgang satse på FD-LTE, fordi der kan leveres telefoner og modems til FD-LTE.

Fremtidsperspektivet i TD-LTE er dog ikke til at komme uden om. Med TD-LTE får teleselskaberne nemlig adgang til en stor kapacitet som kan dækket det stadig stigende dataforbrug fra selskabernes kunder.

Det ligger også i kortene, at TD-LTE kan bruges af teleselskaberne til at konkurrere med faste forbindelser som f.eks. ADSL.

Med TD-LTE får teleselskaberne nemlig for første gang et reelt alternativ til TDCs fastnet infrastruktur. I det perspektiv har hverken 3G teknologioen eller Wimax teknologien indtil videre slået helt til, selvom både flere teleselskaber har slået på tromme for, at deres respektive netværk kan benyttes som alternativ til ADSL.

TD-LTE har potentialet til at blive et reelt alternativ til ADSL, men om teleselskaberne vil satse penge på den udviklingen, det er stadigvæk et ubesvaret spørgsmål, som kun fremtiden kan svare på.

Hvis du har mod på mere og ikke er bange for lidt teknisk engelsk, så er her et link til et godt sted at læse mere om TD- og FD-LTE.

LÆS OGSÅ:
Sådan giver teleselskaberne dig høj hastighed på din smartphone via 3G