LTE tīklu nesen apstiprināja 3GPP konsorcijs. Izmantojot šādu gaisa saskarni, ir iespējams iegūt tīklu ar vēl nebijušu veiktspēju attiecībā uz maksimālo datu pārraides ātrumu, pakešu pārsūtīšanas aizkavi un spektrālo efektivitāti. Autori stāsta, ka LTE tīkla palaišana ļauj elastīgāk izmantot radio spektru, vairāku antenu tehnoloģiju, kanālu pielāgošanu, plānošanas mehānismus, datu retranslācijas organizēšanu un jaudas kontroli.
Pamatstāsts
Mobilā platjoslas pieslēgums, kas ir balstīts uz HSPA ātrdarbīgu pakešdatu tehnoloģiju, jau ir kļuvis plaši pieņēmis mobilo tīklu lietotājus. Tomēr ir nepieciešams turpināt uzlabot to servisu, piemēram, izmantojot datu pārraides ātruma palielināšanu, aizkaves laika samazināšanu, kā arī kopējās tīkla jaudas palielināšanu, jo lietotāju prasībasšādas komunikācijas pakalpojumi nepārtraukti pieaug. Šim nolūkam HSPA Evolution un LTE radio saskarņu specifikācijas veica 3GPP konsorcijs.
Galvenās atšķirības no iepriekšējām versijām
LTE tīkls no iepriekš izstrādātās 3G sistēmas atšķiras ar uzlabotiem tehniskajiem parametriem, tostarp maksimālo datu pārraides ātrumu vairāk nekā 300 megabiti sekundē, pakešu pārsūtīšanas aizkavi nepārsniedz 10 milisekundes, un ir kļuvusi spektrālā efektivitāte daudz augstāks. LTE tīklu izbūvi var veikt gan jaunās frekvenču joslās, gan esošajos operatoros.
Šī radio saskarne ir pozicionēta kā risinājums, uz kuru operatori pakāpeniski pārslēgsies no pašlaik pastāvošajām standartu sistēmām, tās ir 3GPP un 3GPP2. Un šīs saskarnes izstrāde ir diezgan svarīgs posms ceļā uz IMT-Advanced 4G tīkla standarta, tas ir, jaunas paaudzes, izveidi. Patiesībā LTE specifikācijā jau ir ietverta lielākā daļa funkciju, kas sākotnēji bija paredzētas 4G sistēmām.
Radio saskarnes organizācijas princips
Radio sakariem ir raksturīga iezīme, proti, radio kanāla kvalitāte nav nemainīga laikā un telpā, bet gan atkarīga no frekvences. Šeit jāsaka, ka radioviļņu daudzceļu izplatīšanās rezultātā sakaru parametri mainās salīdzinoši ātri. Lai uzturētu nemainīgu informācijas apmaiņas ātrumu radio kanālā, parasti tiek izmantotas vairākas minimizācijas metodeslīdzīgas izmaiņas, proti, dažādas pārraides dažādības metodes. Tajā pašā laikā informācijas pakešu pārsūtīšanas procesā lietotāji ne vienmēr var pamanīt īslaicīgas bitu pārraides ātruma svārstības. LTE tīkla režīms kā radiopiekļuves pamatprincips pieņem nevis samazināt, bet gan pielietot straujas izmaiņas radio kanāla kvalitātē, lai nodrošinātu pēc iespējas efektīvāku jebkurā brīdī pieejamo radio resursu izmantošanu. Tas tiek ieviests frekvenču un laika domēnos, izmantojot OFDM radio piekļuves tehnoloģiju.
LTE tīkla ierīce
Kāda veida sistēma tā ir, var saprast, tikai saprotot, kā tā ir organizēta. Tā ir balstīta uz parasto OFDM tehnoloģiju, kas ietver datu pārraidi pa vairākiem šaurjoslas apakšnesējiem. Pēdējā izmantošana kombinācijā ar ciklisku prefiksu ļauj padarīt uz OFDM balstītu komunikāciju izturīgu pret radio kanālu parametru laika izkliedēm, kā arī ļauj praktiski novērst nepieciešamību pēc sarežģītiem ekvalaizeriem uztveršanas pusē. Šis apstāklis izrādās ļoti noderīgs lejupsaites organizēšanai, jo šajā gadījumā ir iespējams vienkāršot signālu apstrādi, ko uztvērējs veic galvenajā frekvencē, kas ļauj samazināt arī pašas termināļa ierīces izmaksas. kā tā patērētā jauda. Un tas kļūst īpaši svarīgi, izmantojot 4G LTE tīklu kopā ar vairāku straumēšanu.
Augšupsaitei, kur izstarotā jauda ir ievērojami mazāka nekā lejupsaitē, obligāti jāiekļauj darbāenergoefektīva informācijas pārraides metode, lai palielinātu pārklājuma zonu, samazinātu uztverošās ierīces enerģijas patēriņu, kā arī tās izmaksas. Veiktie pētījumi ir noveduši pie tā, ka tagad augšsaites LTE tiek izmantota vienas frekvences tehnoloģija informācijas pārraidīšanai OFDM formā ar dispersiju, kas atbilst diskrētajam Furjē transformācijas likumam. Šis risinājums nodrošina zemāku vidējās un maksimālās jaudas līmeņu attiecību salīdzinājumā ar parasto modulāciju, kas uzlabo energoefektivitāti un vienkāršo gala ierīču dizainu.
Pamatresursu, ko izmanto informācijas pārraidei saskaņā ar ODFM tehnoloģiju, var parādīt kā laika un frekvences tīklu, kas atbilst OFDM simbolu kopai, un apakšnesējiem laika un frekvenču domēnos. LTE tīkla režīmā tiek pieņemts, ka šeit kā galvenais datu pārraides elements tiek izmantoti divi resursu bloki, kas atbilst 180 kilohercu frekvenču joslai un vienas milisekundes laika intervālam. Plašs datu pārraides ātruma diapazons var tikt realizēts, apvienojot frekvences resursus, iestatot sakaru parametrus, tostarp koda ātrumu un modulācijas secības izvēli.
Specifikācijas
Ja ņemam vērā LTE tīklus, kas tas ir, kļūs skaidrs pēc noteiktiem paskaidrojumiem. Lai sasniegtu šāda tīkla radio saskarnei izvirzītos augstos mērķus, tā izstrādātāji organizēja vairākus diezgan svarīgusmirkļi un funkcionalitāte. Katrs no tiem tiks aprakstīts tālāk, detalizēti norādot, kā tie ietekmē svarīgus rādītājus, piemēram, tīkla jaudu, radio pārklājumu, aizkaves laiku un datu pārraides ātrumu.
Elastība radiofrekvenču spektra izmantošanā
Likumdošanas normas, kas darbojas noteiktā ģeogrāfiskajā reģionā, ietekmē to, kā tiks organizēti mobilie sakari. Tas nozīmē, ka tie nosaka radiofrekvenču spektru, kas piešķirts dažādos frekvenču diapazonos ar nesapārotām vai pārī savienotām dažāda platuma joslām. Lietošanas elastība ir viena no svarīgākajām LTE radiofrekvenču spektra priekšrocībām, kas ļauj to izmantot dažādās situācijās. LTE tīkla arhitektūra ļauj ne tikai strādāt dažādās frekvenču joslās, bet arī izmantot dažāda platuma frekvenču joslas: no 1,25 līdz 20 megaherciem. Turklāt šāda sistēma var darboties nesapārotās un pārī savienotās frekvenču joslās, atbalstot attiecīgi laika un frekvences dupleksu.
Ja runājam par termināļa ierīcēm, tad, izmantojot pārī savienotās frekvenču joslas, ierīce var darboties pilndupleksā vai pusdupleksā režīmā. Otrais režīms, kurā terminālis saņem un pārraida datus dažādos laikos un dažādās frekvencēs, ir pievilcīgs ar to, ka būtiski samazina prasības attiecībā uz dupleksā filtra raksturlielumiem. Pateicoties tam, ir iespējams samazināt gala ierīču izmaksas. Turklāt kļūst iespējams ieviest pārī savienotas frekvenču joslas ar zemu duplekso atstarpi. Izrādās, ka tīkliLTE mobilos sakarus var organizēt gandrīz jebkurā frekvenču spektra sadalījumā.
Vienīgais izaicinājums, izstrādājot radiopiekļuves tehnoloģiju, kas ļauj elastīgi izmantot radiofrekvenču spektru, ir padarīt sakaru ierīces savietojamas. Šim nolūkam LTE tehnoloģija ievieš identisku kadra struktūru, ja tiek izmantotas dažāda platuma frekvenču joslas un dažādi dupleksa režīmi.
Vairāku antenu datu pārraide
Vairāku antenu apraides izmantošana mobilo sakaru sistēmās ļauj uzlabot to tehniskos parametrus, kā arī paplašināt iespējas abonentu apkalpošanas ziņā. LTE tīkla pārklājums ietver divu vairāku antenu pārraides metožu izmantošanu: daudzveidību un vairāku straumi, kā īpašs gadījums ir šaura radio stara veidošanās. Daudzveidību var uzskatīt par veidu, kā izlīdzināt signāla līmeni, kas nāk no divām antenām, kas ļauj novērst dziļus signālu līmeņa kritumus, kas tiek saņemti no katras antenas atsevišķi.
Sīkāk apskatīsim LTE tīklu: kas tas ir un kā tas izmanto visus šos režīmus? Raidīšanas dažādība šeit ir balstīta uz datu bloku kosmosa-frekvences kodēšanas metodi, ko papildina laika dažādība ar frekvences nobīdi, vienlaikus izmantojot četras antenas. Daudzveidība parasti tiek izmantota parastajās lejupsaitēs, kur plānošanas funkciju nevar lietot atkarībā no saites stāvokļa. Kurāpārraidīt dažādību var izmantot, lai nosūtītu lietotāja datus, piemēram, VoIP trafiku. Šādas satiksmes salīdzinoši zemās intensitātes dēļ papildu pieskaitāmās izmaksas, kas saistītas ar iepriekš minēto plānošanas funkciju, nav attaisnojamas. Izmantojot datu daudzveidību, ir iespējams palielināt šūnu rādiusu un tīkla kapacitāti.
Daudzplūsmu pārraide vairāku informācijas plūsmu vienlaicīgai pārraidei pa vienu radio kanālu ietver vairāku uztveršanas un raidīšanas antenu izmantošanu, kas atrodas attiecīgi gala ierīcē un bāzes tīkla stacijā. Tas ievērojami palielina maksimālo datu pārraides ātrumu. Piemēram, ja gala ierīce ir aprīkota ar četrām antenām un šāds numurs ir pieejams bāzes stacijā, tad pa vienu radio kanālu ir pilnīgi iespējams vienlaicīgi pārraidīt līdz četrām datu plūsmām, kas faktiski ļauj četrkāršot tās caurlaidspēju..
Ja izmantojat tīklu ar nelielu noslodzi vai mazām šūnām, tad, pateicoties multistraumēšanai, var sasniegt pietiekami augstu radio kanālu caurlaidspēju, kā arī efektīvi izmantot radio resursus. Ja ir lielas šūnas un liela slodze, kanāla kvalitāte neļaus pārraidīt vairāku plūsmu. Šādā gadījumā signāla kvalitāti var uzlabot, izmantojot vairākas raidīšanas antenas, lai izveidotu šauru staru kūli datu pārraidīšanai vienā straumē.
Ja ņemam vērāLTE tīkls - ko tas dod, lai sasniegtu lielāku efektivitāti - tad ir vērts secināt, ka kvalitatīvam darbam dažādos darbības apstākļos šī tehnoloģija ievieš adaptīvu daudzplūsmu pārraidi, kas ļauj pastāvīgi pielāgot vienlaikus pārraidīto straumju skaitu, saskaņā ar pastāvīgi mainīgajiem kanālu stāvokļa savienojumiem. Labos savienojuma apstākļos vienlaikus var pārsūtīt līdz četrām datu straumēm, sasniedzot pārraides ātrumu līdz 300 megabitiem sekundē ar 20 megahercu joslas platumu.
Ja kanāla stāvoklis nav tik labvēlīgs, tad pārraidi veic mazāk straumju. Šādā situācijā antenas var izmantot, lai izveidotu šauru staru, uzlabojot kopējo uztveršanas kvalitāti, kas galu galā noved pie sistēmas jaudas palielināšanās un apkalpošanas zonas paplašināšanas. Lai nodrošinātu lielu radio pārklājuma apgabalu vai datu pārraidi lielā ātrumā, varat pārraidīt vienu datu straumi ar šauru staru kūli vai izmantot datu dažādību parastajos kanālos.
Saziņas kanāla pielāgošanas un nosūtīšanas mehānisms
LTE tīklu darbības princips paredz, ka plānošana nozīmēs tīkla resursu sadali starp lietotājiem datu pārraidei. Tas nodrošina dinamisku plānošanu pakārtotajos un augšējos kanālos. LTE tīkli Krievijā pašlaik ir konfigurēti tā, lai līdzsvarotu sakaru kanālus un kopumākopējā sistēmas veiktspēja.
LTE radio interfeiss uzņemas plānošanas funkcijas ieviešanu atkarībā no sakaru kanāla stāvokļa. Tas nodrošina datu pārraidi lielā ātrumā, kas tiek panākts, izmantojot augstas pakāpes modulāciju, pārsūtot papildu informācijas plūsmas, samazinot kanālu kodēšanas pakāpi un samazinot retranslāciju skaitu. Šim nolūkam tiek izmantoti biežuma un laika resursi, kam raksturīgi salīdzinoši labi komunikācijas apstākļi. Izrādās, ka jebkura konkrēta datu apjoma pārsūtīšana notiek īsākā laika periodā.
LTE tīkli Krievijā, tāpat kā citās valstīs, ir veidoti tā, ka to pakalpojumu trafika dēļ, kuri pēc vienādiem laika intervāliem ir aizņemti ar pakešu pārsūtīšanu ar nelielu slodzi, var radīt nepieciešamību palielināt signalizācijas trafika apjomu. kas nepieciešams dinamiskai plānošanai. Tas var pat pārsniegt lietotāja pārraidītās informācijas apjomu. Tāpēc ir tāda lieta kā LTE tīkla statiskā plānošana. Kas tas ir, kļūs skaidrs, ja teiksim, ka lietotājam ir piešķirts RF resurss, kas paredzēts noteikta skaita apakškadru pārraidīšanai.
Pateicoties adaptācijas mehānismiem, no kanāla ar dinamiskās saites kvalitāti iespējams "izspiest visu iespējamo". Tas ļauj izvēlēties kanālu kodēšanas un modulācijas shēmu saskaņā ar sakaru apstākļiem, ko raksturo LTE tīkli. Kas tas ir, kļūs skaidrs, ja teiksim, ka viņa darbs ietekmēpar datu pārraides ātrumu, kā arī par kļūdu iespējamību kanālā.
Uplink jauda un regulēšana
Šis aspekts ir saistīts ar termināļu izstarotās jaudas līmeņa kontroli, lai palielinātu tīkla jaudu, uzlabotu sakaru kvalitāti, palielinātu radio pārklājuma zonu un samazinātu enerģijas patēriņu. Lai sasniegtu šos mērķus, jaudas kontroles mehānismi cenšas maksimāli palielināt noderīgā ienākošā signāla līmeni, vienlaikus samazinot radio traucējumus.
Beeline un citu operatoru LTE tīkli pieņem, ka augšupsaites signāli paliek ortogonāli, tas ir, nevajadzētu būt savstarpējiem radio traucējumiem starp vienas šūnas lietotājiem, vismaz ideālos sakaru apstākļos. Blakus esošo šūnu lietotāju radīto traucējumu līmenis ir atkarīgs no tā, kur atrodas izstarojošais terminālis, tas ir, no tā, kā tā signāls vājinās ceļā uz šūnu. Megafon LTE tīkls ir sakārtots tieši tādā pašā veidā. Būtu pareizi teikt tā: jo tuvāk terminālis atrodas blakus esošai šūnai, jo augstāks būs traucējumu līmenis, ko tas rada tajā. Termināļi, kas atrodas tālāk no blakus esošās šūnas, spēj pārraidīt spēcīgākus signālus nekā termināļi, kas atrodas tās tiešā tuvumā.
Signālu ortogonalitātes dēļ augšupsaite var multipleksēt signālus no dažāda stipruma termināļiem vienā kanālā vienā un tajā pašā šūnā. Tas nozīmē, ka nav nepieciešams kompensēt signāla līmeņa lēcienus,kas rodas radioviļņu daudzceļu izplatīšanās dēļ, un jūs varat tos izmantot, lai palielinātu datu pārraides ātrumu, izmantojot sakaru kanālu pielāgošanas un plānošanas mehānismus.
Datu releji
Gandrīz jebkura sakaru sistēma un LTE tīkli Ukrainā nav izņēmums, ik pa laikam datu pārsūtīšanas procesā rodas kļūdas, piemēram, signāla izbalēšanas, traucējumu vai trokšņu dēļ. Aizsardzību pret kļūdām nodrošina pazaudētas vai bojātas informācijas retranslācijas metodes, kas paredzētas augstas kvalitātes sakaru nodrošināšanai. Radio resurss tiek izmantots daudz racionālāk, ja datu pārraides protokols ir sakārtots efektīvi. Lai maksimāli izmantotu ātrgaitas gaisa interfeisu, LTE tehnoloģijai ir dinamiski efektīva divu slāņu datu pārraides sistēma, kas ievieš hibrīda ARQ. Tam ir zemas pieskaitāmās izmaksas, kas nepieciešamas, lai sniegtu atgriezenisko saiti un atkārtoti nosūtītu datus, kā arī augstas uzticamības selektīva atkārtota mēģinājuma protokols.
HARQ protokols nodrošina saņēmējai ierīcei lieku informāciju, ļaujot tai labot jebkādas konkrētas kļūdas. Atkārtota pārraide, izmantojot HARQ protokolu, rada papildu informācijas dublēšanos, kas var būt nepieciešama, ja ar atkārtotu pārraidi nebija pietiekami, lai novērstu kļūdas. HARQ protokolā neizlaboto pakešu atkārtota pārsūtīšana tiek veikta arizmantojot ARQ protokolu. LTE tīkli iPhone tālrunī darbojas saskaņā ar iepriekš minētajiem principiem.
Šis risinājums ļauj garantēt minimālu pakešu tulkošanas aizkavi ar zemām izmaksām, vienlaikus garantējot sakaru uzticamību. HARQ protokols ļauj atklāt un labot lielāko daļu kļūdu, kā rezultātā ARQ protokols tiek izmantots diezgan reti, jo tas ir saistīts ar ievērojamām izmaksām, kā arī aizkaves laika palielināšanos pakešu tulkošanas laikā.
Bāzes stacija ir gala mezgls, kas atbalsta abus šos protokolus, nodrošinot ciešu saikni starp abu protokolu slāņiem. Starp dažādām šādas arhitektūras priekšrocībām ir liels kļūdu novēršanas ātrums, kas palika pēc HARQ darbības, kā arī regulējams informācijas apjoms, kas tiek pārraidīts, izmantojot ARQ protokolu.
LTE radio interfeisam ir augsta veiktspēja, pateicoties tā galvenajām sastāvdaļām. Radiofrekvenču spektra izmantošanas elastība ļauj izmantot šo radio saskarni ar jebkuru pieejamo frekvences resursu. LTE tehnoloģija nodrošina vairākas funkcijas, kas ļauj efektīvi izmantot strauji mainīgos sakaru apstākļus. Atkarībā no saites stāvokļa plānošanas funkcija lietotājiem izsniedz vislabākos resursus. Vairāku antenu tehnoloģiju izmantošana samazina signāla izbalēšanu, un ar kanālu adaptācijas mehānismu palīdzību ir iespējams izmantot kodēšanas un signāla modulācijas metodes, kas garantē optimālu sakaru kvalitāti noteiktos apstākļos.
