Rețeaua LTE a fost recent aprobată de consorțiul 3GPP. Prin utilizarea unei astfel de interfețe aeriene, este posibil să se obțină o rețea cu performanțe fără precedent în ceea ce privește rata maximă de transfer de date, întârzierea de transmitere a pachetelor și eficiența spectrală. Autorii spun că lansarea rețelei LTE permite utilizarea mai flexibilă a spectrului radio, a tehnologiei multi-antenă, adaptarea canalelor, mecanismele de programare, organizarea retransmisiei datelor și controlul puterii.
Backtory
Bânda largă mobilă, care se bazează pe tehnologia de date sub formă de pachete de mare viteză HSPA, a devenit deja acceptată pe scară largă de utilizatorii rețelei celulare. Cu toate acestea, este necesar să își îmbunătățească în continuare serviciul, de exemplu, folosind o creștere a vitezei de transmitere a datelor, reducerea la minimum a timpului de întârziere, precum și o creștere a capacității generale a rețelei, deoarece cerințele utilizatorilorserviciile de astfel de comunicare sunt în continuă creștere. În acest scop, specificarea interfețelor radio HSPA Evolution și LTE a fost făcută de consorțiul 3GPP.
Diferențe principale față de versiunile anterioare
Rețeaua LTE diferă de sistemul 3G dezvoltat anterior prin caracteristici tehnice îmbunătățite, inclusiv rata maximă de transfer de date de peste 300 de megabiți pe secundă, întârzierea de transmitere a pachetelor nu depășește 10 milisecunde, iar eficiența spectrală a devenit mult mai în alt. Construcția rețelelor LTE poate fi realizată atât în benzi de frecvență noi, cât și în operatorii existenți.
Această interfață radio este poziționată ca o soluție la care operatorii vor trece treptat de la sistemele de standarde care există în prezent, acestea sunt 3GPP și 3GPP2. Și dezvoltarea acestei interfețe este o etapă destul de importantă pe calea formării standardului de rețea IMT-Advanced 4G, adică a unei noi generații. De fapt, specificația LTE conține deja majoritatea funcțiilor care au fost inițial destinate sistemelor 4G.
Principiul organizării interfeței radio
Comunicația radio are o trăsătură caracteristică, și anume că calitatea canalului radio nu este constantă în timp și spațiu, ci depinde de frecvență. Aici este necesar să spunem că parametrii de comunicație se modifică relativ rapid ca urmare a propagării pe mai multe căi a undelor radio. Pentru a menține o rată constantă de schimb de informații pe canalul radio, se folosesc de obicei o serie de metode pentru a minimizamodificări similare, și anume metode diferite de diversitate de transmisie. În același timp, în procesul de transmitere a pachetelor de informații, utilizatorii nu pot observa întotdeauna fluctuații pe termen scurt ale ratei de biți. Modul de rețea LTE presupune ca principiu de bază al accesului radio să nu se reducă, ci să se aplice schimbări rapide în calitatea canalului radio pentru a asigura utilizarea cât mai eficientă a resurselor radio disponibile la un moment dat. Acest lucru este implementat în domeniile frecvență și timp prin tehnologia de acces radio OFDM.
Dispozitiv de rețea LTE
Ce fel de sistem este poate fi înțeles doar prin înțelegerea modului în care este organizat. Se bazează pe tehnologia convențională OFDM, care implică transmiterea datelor pe mai multe subpurtători de bandă îngustă. Utilizarea acestuia din urmă în combinație cu un prefix ciclic face posibilă ca comunicarea bazată pe OFDM să fie rezistentă la dispersiile de timp ale parametrilor canalului radio și, de asemenea, face posibilă eliminarea practic a necesității egalizatoarelor complexe pe partea de recepție. Această circumstanță se dovedește a fi foarte utilă pentru organizarea unei legături în jos, deoarece în acest caz este posibilă simplificarea procesării semnalelor de către receptor la frecvența principală, ceea ce face posibilă reducerea costului dispozitivului terminal în sine, precum și ca puterea consumată de acesta. Și acest lucru devine deosebit de important atunci când utilizați rețeaua 4G LTE împreună cu multi-streaming.
Conexiunea ascendentă, unde puterea radiată este semnificativ mai mică decât în legătura descendentă, necesită includerea obligatorie în lucrareo metodă eficientă din punct de vedere energetic de transmitere a informațiilor pentru a crește aria de acoperire, a reduce consumul de energie al dispozitivului receptor, precum și costul acestuia. Studiile efectuate au condus la faptul că acum pentru uplink LTE se folosește o tehnologie cu o singură frecvență de difuzare a informațiilor sub formă de OFDM cu o dispersie corespunzătoare legii discrete a transformării Fourier. Această soluție oferă un raport mai scăzut al nivelurilor de putere medie și maximă în comparație cu modulația convențională, ceea ce îmbunătățește eficiența energetică și simplifică proiectarea dispozitivelor terminale.
Resursa de bază utilizată în transmiterea informațiilor în conformitate cu tehnologia ODFM poate fi prezentată ca o rețea timp-frecvență care corespunde setului de simboluri OFDM și subpurtători în domeniile timp și frecvență. Modul de rețea LTE presupune că două blocuri de resurse sunt folosite aici ca element principal de transmisie a datelor, care corespund unei benzi de frecvență de 180 kiloherți și unui interval de timp de o milisecundă. O gamă largă de rate de date poate fi realizată prin combinarea resurselor de frecvență, setarea parametrilor de comunicare, inclusiv rata codului și selectarea ordinii de modulare.
Specificații
Dacă luăm în considerare rețelele LTE, ceea ce este va deveni clar după anumite explicații. Pentru a atinge obiectivele ridicate stabilite pentru interfața radio a unei astfel de rețele, dezvoltatorii acesteia au organizat o serie de activități destul de importante.momente și funcționalitate. Fiecare dintre ele va fi descris mai jos, cu o indicație detaliată a modului în care afectează indicatori importanți, cum ar fi capacitatea rețelei, acoperirea radio, timpul de întârziere și rata de transfer de date.
Flexibilitate în utilizarea spectrului radio
Normele legislative care operează într-o anumită regiune geografică afectează modul în care vor fi organizate comunicațiile mobile. Adică, ele prescriu spectrul radio alocat în diferite game de frecvență prin benzi nepereche sau pereche de diferite lățimi. Flexibilitatea utilizării este unul dintre cele mai importante avantaje ale spectrului radio LTE, care îi permite să fie utilizat în diferite situații. Arhitectura rețelei LTE permite nu numai funcționarea în benzi de frecvență diferite, ci și utilizarea benzilor de frecvență cu lățimi diferite: de la 1,25 la 20 megaherți. În plus, un astfel de sistem poate funcționa în benzi de frecvență nepereche și împerecheate, suportând timp și, respectiv, duplex de frecvență.
Dacă vorbim despre dispozitive terminale, atunci când folosiți benzi de frecvență împerecheate, dispozitivul poate funcționa în modul full duplex sau half duplex. Al doilea mod, în care terminalul primește și transmite date la momente diferite și la frecvențe diferite, este atractiv prin faptul că reduce semnificativ cerințele pentru caracteristicile filtrului duplex. Datorită acestui fapt, este posibil să se reducă costul dispozitivelor terminale. În plus, devine posibilă introducerea benzilor de frecvență pereche cu spațiere duplex redusă. Se pare că rețeleleComunicațiile mobile LTE pot fi organizate în aproape orice distribuție a spectrului de frecvență.
Singura provocare în dezvoltarea unei tehnologii de acces radio care permite utilizarea flexibilă a spectrului radio este de a face dispozitivele de comunicație compatibile. În acest scop, tehnologia LTE implementează o structură de cadru identică în cazul utilizării benzilor de frecvență de lățimi diferite și moduri duplex diferite.
Transmisie de date cu mai multe antene
Utilizarea transmisiei cu mai multe antene în sistemele de comunicații mobile permite îmbunătățirea caracteristicilor tehnice ale acestora, precum și extinderea capacităților acestora în ceea ce privește serviciul de abonat. Acoperirea rețelei LTE implică utilizarea a două metode de transmisie cu mai multe antene: diversitate și multi-stream, un caz special al căruia este formarea unui fascicul radio îngust. Diversitatea poate fi gândită ca o modalitate de a egaliza nivelul semnalului care vine de la două antene, ceea ce vă permite să eliminați scăderile profunde ale nivelului semnalelor care sunt primite de la fiecare antenă separat.
Să aruncăm o privire mai atentă la rețeaua LTE: ce este și cum folosește toate aceste moduri? Diversitatea de transmisie aici se bazează pe metoda de codificare a frecvenței spațiului a blocurilor de date, care este completată de diversitatea timpului cu o schimbare de frecvență atunci când se utilizează simultan patru antene. Diversitatea este de obicei utilizată pe legăturile în jos comune în care funcția de programare nu poate fi aplicată în funcție de starea conexiunii. în carediversitatea de transmisie poate fi utilizată pentru a trimite date utilizator, cum ar fi traficul VoIP. Din cauza intensității relativ scăzute a unui astfel de trafic, supraîncărcarea suplimentară care este asociată cu funcția de programare menționată mai devreme nu poate fi justificată. Cu diversitatea datelor, este posibil să creșteți raza celulelor și capacitatea rețelei.
Transmisia multiflux pentru transmiterea simultană a unui număr de fluxuri de informații pe un canal radio implică utilizarea mai multor antene de recepție și de transmisie situate în dispozitivul terminal și, respectiv, în stația de rețea de bază. Acest lucru crește semnificativ viteza maximă de transmisie a datelor. De exemplu, dacă dispozitivul terminal este echipat cu patru antene și un astfel de număr este disponibil la stația de bază, atunci este destul de posibil să se transmită simultan până la patru fluxuri de date pe un canal radio, ceea ce face de fapt posibilă dublarea de patru ori a debitului său..
Dacă utilizați o rețea cu o sarcină de lucru mică sau celule mici, atunci, datorită multi-streaming-ului, puteți obține un debit suficient de mare pentru canalele radio, precum și să utilizați eficient resursele radio. Dacă există celule mari și un grad ridicat de încărcare, calitatea canalului nu va permite transmisia multistream. În acest caz, calitatea semnalului poate fi îmbunătățită prin utilizarea mai multor antene de transmisie pentru a forma un fascicul îngust pentru transmiterea datelor într-un singur flux.
Dacă luăm în considerareRețeaua LTE - ceea ce îi oferă aceasta pentru a obține o eficiență mai mare - atunci merită să concluzionați că, pentru lucrări de în altă calitate, în diferite condiții de operare, această tehnologie implementează transmisie adaptivă multi-stream, care vă permite să ajustați în mod constant numărul de fluxuri transmise simultan, în conformitate cu conexiunile de stare a canalului în continuă schimbare. Cu condiții bune de legătură, până la patru fluxuri de date pot fi transmise simultan, realizând rate de transmisie de până la 300 megabiți pe secundă cu o lățime de bandă de 20 megaherți.
Dacă starea canalului nu este atât de favorabilă, atunci transmisia se face prin mai puține fluxuri. În această situație, antenele pot fi folosite pentru a forma un fascicul îngust, îmbunătățind calitatea generală a recepției, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a capacității sistemului și o extindere a zonei de serviciu. Pentru a oferi zone mari de acoperire radio sau transmisie de date la viteză mare, puteți transmite un singur flux de date cu un fascicul îngust sau puteți utiliza diversitatea datelor pe canale comune.
Mecanism de adaptare și dispecerare a canalului de comunicare
Principiul de funcționare a rețelelor LTE presupune că programarea va însemna distribuirea resurselor de rețea între utilizatori pentru transmiterea datelor. Aceasta asigură programarea dinamică în canalele din aval și din amonte. Rețelele LTE din Rusia sunt configurate în prezent astfel încât să echilibreze canalele de comunicare și, în generalperformanța generală a sistemului.
Interfața radio LTE presupune implementarea funcției de programare în funcție de starea canalului de comunicație. Oferă transmisie de date la viteze mari, care se realizează prin utilizarea modulației de ordin în alt, transmiterea de fluxuri de informații suplimentare, o scădere a gradului de codificare a canalului și o scădere a numărului de retransmisii. Pentru aceasta se folosesc resurse de frecvență și timp, care se caracterizează prin condiții de comunicare relativ bune. Se pare că transferul oricărei anumite cantități de date se face într-o perioadă mai scurtă de timp.
Rețelele LTE din Rusia, ca și în alte țări, sunt construite în așa fel încât traficul de servicii care sunt ocupate redirecționând pachete cu o sarcină utilă mică după aceleași intervale de timp poate necesita o creștere a volumului traficului de semnalizare care este necesar pentru programarea dinamică. Poate chiar depăși cantitatea de informații difuzate de utilizator. De aceea există așa ceva ca programarea statică a rețelei LTE. Ce este aceasta, va deveni clar dacă spunem că utilizatorului i se alocă o resursă RF concepută să transmită un anumit număr de subcadre.
Datorită mecanismelor de adaptare, este posibil să „strângeți tot ce este posibil” dintr-un canal cu o calitate a legăturii dinamice. Vă permite să selectați o schemă de codificare și modulare a canalelor în conformitate cu condițiile de comunicare caracterizate de rețelele LTE. Ce este aceasta va deveni clar dacă spunem că munca lui afecteazăasupra vitezei de transmisie a datelor, precum și asupra probabilității oricăror erori în canal.
Putere și reglare uplink
Acest aspect este despre controlul nivelului de putere emis de terminale pentru a crește capacitatea rețelei, a îmbunătăți calitatea comunicațiilor, a face aria de acoperire radio mai mare, a reduce consumul de energie. Pentru a atinge aceste obiective, mecanismele de control al puterii se străduiesc să maximizeze nivelul unui semnal util de intrare reducând în același timp interferențele radio.
Rețelele LTE ale Beeline și alți operatori presupun că semnalele uplink rămân ortogonale, adică nu ar trebui să existe interferențe radio reciproce între utilizatorii aceleiași celule, cel puțin pentru condiții ideale de comunicare. Nivelul de interferență creat de utilizatorii celulelor învecinate depinde de locul în care se află terminalul emițător, adică de modul în care semnalul acestuia se atenuează pe drumul către celulă. Rețeaua Megafon LTE este aranjată exact în același mod. Ar fi corect să spunem acest lucru: cu cât terminalul este mai aproape de o celulă vecină, cu atât va fi mai mare nivelul de interferență pe care îl creează în ea. Terminalele care sunt mai departe de o celulă învecinată sunt capabile să transmită semnale mai puternice decât terminalele care se află în imediata apropiere a acesteia.
Datorită ortogonalității semnalelor, legătura în sus poate multiplexa semnale de la terminale de diferite puteri într-un canal pe aceeași celulă. Aceasta înseamnă că nu este nevoie să se compenseze vârfurile de nivel ale semnalului,care apar din cauza propagării pe mai multe căi a undelor radio și le puteți folosi pentru a crește viteza de transmisie a datelor folosind mecanismele de adaptare și programare a canalelor de comunicație.
Relee de date
Aproape orice sistem de comunicații și rețelele LTE din Ucraina nu fac excepție, din când în când face erori în procesul de transfer de date, de exemplu, din cauza estompării semnalului, interferențelor sau zgomotului. Protecția împotriva erorilor este asigurată prin metode de retransmitere a informațiilor pierdute sau corupte, concepute pentru a asigura comunicații de în altă calitate. Resursa radio este folosită mult mai rațional dacă protocolul de transmisie de date este organizat eficient. Pentru a profita la maximum de interfața aeriană de mare viteză, tehnologia LTE are un sistem de releu de date în două straturi, eficient din punct de vedere dinamic, care implementează Hybrid ARQ. Dispune de costul general redus necesar pentru a oferi feedback și a retrimite date, complet cu un protocol de reîncercare selectivă de în altă fiabilitate.
Protocolul HARQ oferă dispozitivului receptor informații redundante, permițându-i să corecteze orice erori specifice. Retransmiterea prin protocolul HARQ duce la formarea unei redundanțe suplimentare de informații, care poate fi necesară atunci când retransmisia nu a fost suficientă pentru a elimina erorile. Retransmiterea pachetelor care nu au fost corectate prin protocolul HARQ se realizează cufolosind protocolul ARQ. Rețelele LTE de pe iPhone funcționează conform principiilor de mai sus.
Această soluție vă permite să garantați întârzierea minimă a traducerii pachetelor cu un cost redus, în timp ce fiabilitatea comunicării este garantată. Protocolul HARQ vă permite să detectați și să corectați majoritatea erorilor, ceea ce duce la o utilizare destul de rară a protocolului ARQ, deoarece aceasta este asociată cu o supraîncărcare considerabilă, precum și cu o creștere a timpului de întârziere în timpul traducerii pachetelor.
Stația de bază este un nod final care acceptă ambele protocoale, oferind o legătură strânsă între straturile celor două protocoale. Printre diversele avantaje ale unei astfel de arhitecturi se numără viteza mare de eliminare a erorilor rămase după funcționarea HARQ, precum și cantitatea reglabilă de informații transmise folosind protocolul ARQ.
Interfața radio LTE are performanțe ridicate datorită componentelor sale principale. Flexibilitatea utilizării spectrului radio face posibilă utilizarea acestei interfețe radio cu orice resursă de frecvență disponibilă. Tehnologia LTE oferă o serie de caracteristici care permit utilizarea eficientă a condițiilor de comunicare în schimbare rapidă. În funcție de starea conexiunii, funcția de programare eliberează cele mai bune resurse utilizatorilor. Utilizarea tehnologiilor cu mai multe antene duce la reducerea decolorării semnalului, iar cu ajutorul mecanismelor de adaptare a canalelor este posibilă utilizarea metodelor de codare și modulare a semnalului care garantează o calitate optimă a comunicației în condiții specifice.
