LTE-nettverket ble nylig godkjent av 3GPP-konsortiet. Ved å bruke et slikt luftgrensesnitt er det mulig å oppnå et nettverk med enestående ytelse når det gjelder maksimal dataoverføringshastighet, pakkevideresendingsforsinkelse og spektral effektivitet. Forfatterne sier at lanseringen av LTE-nettverket tillater mer fleksibel bruk av radiospekteret, multi-antenneteknologi, kan altilpasning, planleggingsmekanismer, organisering av dataoverføring og strømkontroll.
Backstory
Mobilt bredbånd, som er basert på HSPA høyhastighets pakkedatateknologi, har allerede blitt allment akseptert av mobilnettbrukere. Imidlertid er det nødvendig å forbedre tjenesten deres ytterligere, for eksempel ved å bruke en økning i hastigheten på dataoverføring, minimering av forsinkelsestiden, samt en økning i den totale nettverkskapasiteten, siden kravene til brukeretjenester for slik kommunikasjon øker stadig. Det var for dette formålet at spesifikasjonen for HSPA Evolution og LTE radiogrensesnitt ble laget av 3GPP-konsortiet.
Hovedforskjeller fra tidligere versjoner
LTE-nettverket skiller seg fra det tidligere utviklede 3G-systemet ved forbedrede tekniske egenskaper, inkludert maksimal dataoverføringshastighet på mer enn 300 megabit per sekund, pakkevideresendingsforsinkelsen overstiger ikke 10 millisekunder, og spektraleffektiviteten har blitt mye høyere. Bygging av LTE-nettverk kan utføres både i nye frekvensbånd og i eksisterende operatører.
Dette radiogrensesnittet er posisjonert som en løsning som operatører gradvis vil bytte fra de standardsystemene som eksisterer i dag, disse er 3GPP og 3GPP2. Og utviklingen av dette grensesnittet er et ganske viktig stadium på veien til dannelsen av IMT-Advanced 4G-nettverksstandarden, det vil si en ny generasjon. Faktisk inneholder LTE-spesifikasjonen allerede de fleste funksjonene som opprinnelig var ment for 4G-systemer.
Prinsippet for organisering av radiogrensesnittet
Radiokommunikasjon har et karakteristisk trekk, som er at kvaliteten på radiokanalen ikke er konstant i tid og rom, men avhenger av frekvensen. Her er det nødvendig å si at kommunikasjonsparametrene endres relativt raskt som følge av flerveis forplantning av radiobølger. For å opprettholde en konstant informasjonsutveksling over radiokanalen, brukes vanligvis en rekke metoder for å minimerelignende endringer, nemlig forskjellige overføringsdiversitetsmetoder. Samtidig, i prosessen med å overføre informasjonspakker, kan brukere ikke alltid legge merke til kortsiktige svingninger i bithastigheten. LTE-nettverksmodusen forutsetter som et grunnleggende prinsipp for radiotilgang ikke å redusere, men å anvende raske endringer i kvaliteten på radiokanalen for å sikre mest mulig effektiv bruk av radioressursene som er tilgjengelige til enhver tid. Dette er implementert i frekvens- og tidsdomenene gjennom OFDM-radiotilgangsteknologi.
LTE-nettverksenhet
Hva slags system det er, kan bare forstås ved å forstå hvordan det er organisert. Den er basert på den konvensjonelle OFDM-teknologien, som innebærer overføring av data over flere smalbåndsunderbærere. Bruken av sistnevnte i kombinasjon med et syklisk prefiks gjør det mulig å gjøre OFDM-basert kommunikasjon motstandsdyktig mot tidsspredning av radiokanalparametrene, og gjør det også mulig å praktisk t alt eliminere behovet for komplekse equalizere på mottakersiden. Denne omstendigheten viser seg å være veldig nyttig for å organisere en nedkobling, siden det i dette tilfellet er mulig å forenkle behandlingen av signaler av mottakeren ved hovedfrekvensen, noe som gjør det mulig å redusere kostnadene for selve terminalenheten også som strømmen som forbrukes av den. Og dette blir spesielt viktig når du bruker 4G LTE-nettverk sammen med multi-streaming.
Opplinken, der den utstrålte effekten er betydelig lavere enn i nedlinken, krever obligatorisk inkludering i arbeideten energieffektiv metode for informasjonsoverføring for å øke dekningsområdet, redusere strømforbruket til mottakerenheten, så vel som kostnadene. De utførte studiene har ført til at det nå for uplink LTE brukes en enkeltfrekvensteknologi for kringkasting av informasjon i form av OFDM med en spredning tilsvarende den diskrete Fourier-transformasjonsloven. Denne løsningen gir et lavere forhold mellom gjennomsnittlig og maksim alt effektnivå sammenlignet med konvensjonell modulasjon, noe som forbedrer energieffektiviteten og forenkler utformingen av terminalenheter.
Den grunnleggende ressursen som brukes i overføring av informasjon i henhold til ODFM-teknologi kan vises som et tidsfrekvensnettverk som tilsvarer OFDM-symbolsettet, og underbærere i tids- og frekvensdomenene. LTE-nettverksmodusen forutsetter at det brukes to ressursblokker her som hovedelementet for dataoverføring, som tilsvarer et frekvensbånd på 180 kilohertz og et tidsintervall på ett millisekund. Et bredt spekter av datahastigheter kan realiseres ved å kombinere frekvensressurser, angi kommunikasjonsparametere inkludert kodehastighet og valg av modulasjonsrekkefølge.
Spesifikasjoner
Hvis vi vurderer LTE-nettverk, vil hva det er bli klart etter visse forklaringer. For å nå de høye målene som er satt for radiogrensesnittet til et slikt nettverk, organiserte utviklerne en rekke ganske viktigeøyeblikk og funksjonalitet. Hver av dem vil bli beskrevet nedenfor, med en detaljert indikasjon på hvordan de påvirker viktige indikatorer som nettverkskapasitet, radiodekning, forsinkelsestid og dataoverføringshastighet.
Fleksibilitet i bruken av radiospekteret
Lovgivningsnormer som opererer i en bestemt geografisk region påvirker hvordan mobilkommunikasjon vil bli organisert. Det vil si at de foreskriver radiospekteret som er allokert i forskjellige frekvensområder av uparrede eller sammenkoblede bånd med forskjellige bredder. Fleksibilitet i bruk er en av de viktigste fordelene med LTE-radiospekteret, som gjør at det kan brukes i forskjellige situasjoner. Arkitekturen til LTE-nettverket tillater ikke bare å jobbe i forskjellige frekvensbånd, men også å bruke frekvensbånd med forskjellige bredder: fra 1,25 til 20 megahertz. I tillegg kan et slikt system operere i uparrede og parede frekvensbånd, og støtter henholdsvis tid og frekvensdupleks.
Hvis vi snakker om terminalenheter, så når du bruker sammenkoblede frekvensbånd, kan enheten fungere i full dupleks eller halv dupleks modus. Den andre modusen, der terminalen mottar og overfører data til forskjellige tider og ved forskjellige frekvenser, er attraktiv ved at den reduserer kravene til dupleksfilterets egenskaper betydelig. Takket være dette er det mulig å redusere kostnadene for terminalenheter. I tillegg blir det mulig å introdusere sammenkoblede frekvensbånd med lav dupleksavstand. Det viser seg at nettverkLTE-mobilkommunikasjon kan organiseres i nesten hvilken som helst fordeling av frekvensspekteret.
Den eneste utfordringen med å utvikle en radiotilgangsteknologi som tillater fleksibel bruk av radiospekteret, er å gjøre kommunikasjonsenheter kompatible. For dette formål implementerer LTE-teknologien en identisk rammestruktur ved bruk av frekvensbånd med forskjellige bredder og forskjellige dupleksmoduser.
Multi-antenne dataoverføring
Bruken av kringkasting med flere antenner i mobile kommunikasjonssystemer gjør det mulig å forbedre deres tekniske egenskaper, samt utvide deres evner når det gjelder abonnenttjeneste. LTE-nettverksdekning innebærer bruk av to metoder for multi-antenneoverføring: diversitet og multi-stream, som et spesielt tilfelle er dannelsen av en smal radiostråle. Mangfold kan betraktes som en måte å utjevne nivået på signalet som kommer fra to antenner, noe som lar deg eliminere dype fall i nivået på signalene som mottas fra hver antenne separat.
La oss se nærmere på LTE-nettverket: hva er det og hvordan bruker det alle disse modusene? Overføringsdiversitet er her basert på metoden for romfrekvenskoding av datablokker, som suppleres med tidsdiversitet med et frekvensskifte ved bruk av fire antenner samtidig. Mangfold brukes vanligvis på vanlige nedkoblinger der planleggingsfunksjonen ikke kan brukes avhengig av tilstanden til koblingen. Hvorioverføringsdiversitet kan brukes til å sende brukerdata, for eksempel VoIP-trafikk. På grunn av den relativt lave intensiteten til slik trafikk, kan den ekstra overhead som er knyttet til planleggingsfunksjonen nevnt tidligere ikke rettferdiggjøres. Med datamangfold er det mulig å øke celleradius og nettverkskapasitet.
Multistream-overføring for samtidig overføring av flere informasjonsstrømmer over én radiokanal innebærer bruk av flere mottaks- og sendeantenner plassert i henholdsvis terminalenheten og basenettstasjonen. Dette øker den maksimale hastigheten for dataoverføring betydelig. For eksempel, hvis terminalenheten er utstyrt med fire antenner og et slikt nummer er tilgjengelig på basestasjonen, så er det fullt mulig å overføre opptil fire datastrømmer samtidig over en radiokanal, noe som faktisk gjør det mulig å firedoble dens gjennomstrømning.
Hvis du bruker et nettverk med liten arbeidsmengde eller små celler, kan du takket være multi-streaming oppnå en tilstrekkelig høy gjennomstrømming for radiokanaler, samt effektivt bruke radioressurser. Hvis det er store celler og høy grad av belastning, vil ikke kanalkvaliteten tillate multistream-overføring. I dette tilfellet kan signalkvaliteten forbedres ved å bruke flere sendeantenner for å danne en smal stråle for overføring av data i én strøm.
Hvis vi vurdererLTE-nettverk - hva dette gir det for å oppnå større effektivitet - så er det verdt å konkludere med at for høykvalitetsarbeid under forskjellige driftsforhold implementerer denne teknologien adaptiv multi-stream-overføring, som lar deg konstant justere antall strømmer som overføres samtidig, i samsvar med de stadig skiftende kan altilstandsforbindelsene. Med gode koblingsforhold kan opptil fire datastrømmer overføres samtidig, og oppnå overføringshastigheter på opptil 300 megabit per sekund med en båndbredde på 20 megahertz.
Hvis kan altilstanden ikke er så gunstig, blir overføringen utført av færre strømmer. I denne situasjonen kan antenner brukes til å danne en smal stråle, noe som forbedrer den generelle mottakskvaliteten, noe som til slutt fører til en økning i systemkapasitet og en utvidelse av tjenesteområdet. For å gi store radiodekningsområder eller dataoverføring med høy hastighet, kan du overføre en enkelt datastrøm med en smal stråle eller bruke datadiversitet på vanlige kanaler.
Mekanisme for tilpasning og utsendelse av kommunikasjonskanalen
Prinsippet for drift av LTE-nettverk forutsetter at planlegging vil bety fordeling av nettverksressurser mellom brukere for dataoverføring. Dette sørger for dynamisk planlegging i nedstrøms- og oppstrømskanalene. LTE-nettverk i Russland er for tiden konfigurert på en slik måte at de balanserer kommunikasjonskanaler og genereltgenerell systemytelse.
LTE-radiogrensesnittet antar implementeringen av planleggingsfunksjonen avhengig av tilstanden til kommunikasjonskanalen. Det gir dataoverføring med høye hastigheter, som oppnås gjennom bruk av høyordensmodulasjon, overføring av tilleggsinformasjonsstrømmer, en reduksjon i graden av kanalkoding og en reduksjon i antall reoverføringer. Til dette brukes frekvens- og tidsressurser som er preget av relativt gode kommunikasjonsforhold. Det viser seg at overføringen av en bestemt mengde data skjer på kortere tid.
LTE-nettverk i Russland, som i andre land, er bygget på en slik måte at trafikken til tjenester som er opptatt med å videresende pakker med liten nyttelast etter samme tidsintervaller, kan nødvendiggjøre en økning i mengden sign altrafikk som kreves for dynamisk planlegging. Det kan til og med overskride mengden informasjon som sendes av brukeren. Det er derfor det er noe slikt som statisk planlegging av LTE-nettverket. Hva dette er, vil det bli klart hvis vi sier at brukeren er tildelt en RF-ressurs designet for å overføre et visst antall underrammer.
Takket være tilpasningsmekanismer er det mulig å "klemme alt mulig" ut av en kanal med dynamisk lenkekvalitet. Den lar deg velge et kanalkodings- og modulasjonsskjema i samsvar med kommunikasjonsforholdene preget av LTE-nettverk. Hva dette er vil vise seg hvis vi sier at hans arbeid påvirkerpå hastigheten på dataoverføring, samt på sannsynligheten for eventuelle feil i kanalen.
Uplink kraft og regulering
Dette aspektet handler om å kontrollere nivået på strøm som sendes ut av terminalene for å øke nettverkskapasiteten, forbedre kommunikasjonskvaliteten, gjøre radiodekningsområdet større, redusere strømforbruket. For å nå disse målene streber strømkontrollmekanismer etter å maksimere nivået til et nyttig innkommende signal samtidig som de reduserer radiointerferens.
LTE-nettverk til Beeline og andre operatører antar at uplink-signalene forblir ortogonale, det vil si at det ikke skal være noen gjensidig radioforstyrrelse mellom brukere av samme celle, i det minste for ideelle kommunikasjonsforhold. Nivået av interferens som skapes av brukere av naboceller avhenger av hvor emitterende terminal er plassert, det vil si hvordan signalet dempes på vei til cellen. Megafon LTE-nettverket er ordnet på nøyaktig samme måte. Det ville være riktig å si dette: jo nærmere terminalen er en nabocelle, desto høyere vil interferensnivået den skaper i den. Terminaler som er lenger unna en nabocelle er i stand til å overføre sterkere signaler enn terminaler som er i umiddelbar nærhet til den.
På grunn av ortogonaliteten til signalene, kan opplinken multipleksere signaler fra terminaler med forskjellig styrke i én kanal på samme celle. Dette betyr at det ikke er nødvendig å kompensere for signalnivåtopper,som oppstår på grunn av flerveis forplantning av radiobølger, og du kan bruke dem til å øke hastigheten på dataoverføring ved å bruke mekanismene for tilpasning og planlegging av kommunikasjonskanaler.
Datareleer
Nesten alle kommunikasjonssystemer, og LTE-nettverk i Ukraina er intet unntak, gjør fra tid til annen feil i prosessen med dataoverføring, for eksempel på grunn av signalfading, interferens eller støy. Feilbeskyttelse er gitt av metoder for videresending av tapt eller ødelagt informasjon, designet for å sikre kommunikasjon av høy kvalitet. Radioressursen brukes mye mer rasjonelt dersom datareléprotokollen organiseres effektivt. For å få mest mulig ut av høyhastighets luftgrensesnittet har LTE-teknologien et dynamisk effektivt tolags datarelésystem som implementerer Hybrid ARQ. Den har den lave kostnaden som trengs for å gi tilbakemelding og sende data på nytt, komplett med en protokoll for selektiv gjenforsøk med høy pålitelighet.
HARQ-protokollen gir den mottakende enheten redundant informasjon, slik at den kan rette opp eventuelle spesifikke feil. Gjenoverføring via HARQ-protokollen fører til dannelse av ytterligere informasjonsredundans, som kan være nødvendig når reoverføring ikke var nok til å eliminere feil. Videresending av pakker som ikke er korrigert av HARQ-protokollen utføres medved å bruke ARQ-protokollen. LTE-nettverk på iPhone fungerer i henhold til prinsippene ovenfor.
Denne løsningen lar deg garantere minimal forsinkelse av pakkeoversettelse med lav overhead, samtidig som påliteligheten til kommunikasjonen er garantert. HARQ-protokollen lar deg oppdage og korrigere de fleste feilene, noe som fører til en ganske sjelden bruk av ARQ-protokollen, da dette er forbundet med betydelig overhead, samt en økning i forsinkelsestiden under pakkeoversettelse.
Basestasjonen er en endenode som støtter begge disse protokollene, og gir en tett kobling mellom lagene i de to protokollene. Blant de forskjellige fordelene med en slik arkitektur er den høye hastigheten på å eliminere feil som gjenstår etter operasjonen av HARQ, samt den justerbare mengden informasjon som overføres ved hjelp av ARQ-protokollen.
LTE-radiogrensesnittet har høy ytelse på grunn av hovedkomponentene. Fleksibiliteten ved bruk av radiospekteret gjør det mulig å bruke dette radiogrensesnittet med enhver tilgjengelig frekvensressurs. LTE-teknologi gir en rekke funksjoner som muliggjør effektiv bruk av raskt skiftende kommunikasjonsforhold. Avhengig av tilstanden til koblingen, gir planleggingsfunksjonen de beste ressursene til brukerne. Bruk av multi-antenne teknologier fører til reduksjon i signalfading, og ved hjelp av kan altilpasningsmekanismer er det mulig å bruke koding og signalmodulasjonsmetoder som garanterer optimal kommunikasjonskvalitet under spesifikke forhold.
