Az LTE hálózatot a közelmúltban hagyta jóvá a 3GPP konzorcium. Egy ilyen légi interfész használatával olyan hálózatot lehet elérni, amely soha nem látott teljesítményt nyújt a maximális adatátviteli sebesség, a csomagtovábbítási késleltetés és a spektrális hatékonyság tekintetében. A szerzők szerint az LTE hálózat elindítása lehetővé teszi a rádióspektrum rugalmasabb felhasználását, a többantennás technológiát, a csatorna adaptációt, az ütemezési mechanizmusokat, az adatvisszaküldés megszervezését és a teljesítményszabályozást.
Háttörténet
A HSPA nagysebességű csomagkapcsolt adatátviteli technológián alapuló mobil szélessáv már széles körben elfogadottá vált a mobilhálózatok felhasználói körében. Azonban szolgáltatásukat tovább kell javítani, például az adatátviteli sebesség növelésével, a késleltetési idő minimalizálásával, valamint a teljes hálózati kapacitás növelésével, mivel a felhasználók igényei aaz ilyen kommunikáció szolgáltatásai folyamatosan bővülnek. Ebből a célból készítette el a HSPA Evolution és LTE rádiós interfészek specifikációját a 3GPP konzorcium.
Fő különbségek a korábbi verziókhoz képest
Az LTE hálózat továbbfejlesztett műszaki jellemzőiben különbözik a korábban kifejlesztett 3G rendszertől, beleértve a több mint 300 megabit/másodperc maximális adatátviteli sebességet, a csomagtovábbítási késleltetést nem haladja meg a 10 milliszekundumot, és a spektrális hatásfok is nőtt. sokkal magasabb. Az LTE-hálózatok kiépítése új frekvenciasávokban és meglévő szolgáltatóknál egyaránt megvalósítható.
Ez a rádiós interfész olyan megoldás, amelyre a szolgáltatók fokozatosan áttérnek a jelenleg létező szabványrendszerekről, ezek a 3GPP és a 3GPP2. Ennek az interfésznek a fejlesztése pedig egy igen fontos állomás az IMT-Advanced 4G hálózati szabvány, azaz egy új generáció kialakításához vezető úton. Valójában az LTE specifikáció már tartalmazza a legtöbb olyan szolgáltatást, amelyet eredetileg 4G-rendszerekhez szántak.
A rádiós interfész felépítésének elve
A rádiókommunikációnak van egy jellegzetessége, hogy a rádiócsatorna minősége nem állandó időben és térben, hanem a frekvenciától függ. Itt kell elmondani, hogy a kommunikációs paraméterek viszonylag gyorsan változnak a rádióhullámok többutas terjedése következtében. A rádiócsatornán keresztüli információcsere állandó sebességének fenntartása érdekében általában számos módszert alkalmaznak a minimalizálásrahasonló változások, nevezetesen a különböző átviteli diverzitási módszerek. Ugyanakkor az információs csomagok továbbítása során a felhasználók nem mindig észlelik a bitsebesség rövid távú ingadozásait. Az LTE hálózati mód a rádióelérés alapelveként azt feltételezi, hogy nem csökkenti, hanem gyors változást alkalmaz a rádiócsatorna minőségében annak érdekében, hogy az adott időpontban rendelkezésre álló rádióerőforrások minél hatékonyabb felhasználását biztosítsa. Ez az OFDM rádióelérési technológián keresztül valósul meg a frekvencia- és időtartományban.
LTE hálózati eszköz
Az, hogy milyen rendszerről van szó, csak akkor érthető meg, ha megértjük, hogyan épül fel. A hagyományos OFDM technológián alapul, amely magában foglalja az adatok továbbítását több keskeny sávú alvivőn. Ez utóbbi ciklikus előtaggal kombinálva lehetővé teszi, hogy az OFDM alapú kommunikációt ellenállóvá tegyük a rádiócsatorna-paraméterek időbeli diszperzióival szemben, és gyakorlatilag kiküszöbölhető a vevőoldali komplex hangszínszabályzók szükségessége. Ez a körülmény nagyon hasznosnak bizonyul egy lefelé irányuló kapcsolat megszervezéséhez, mivel ebben az esetben leegyszerűsíthető a jelek vevő általi feldolgozása a fő frekvencián, ami lehetővé teszi magának a végberendezésnek a költségét is. mint az általa fogyasztott energia. Ez pedig különösen fontossá válik, ha a 4G LTE-hálózatot multi-streaminggel együtt használjuk.
A felfelé irányuló kapcsolat, ahol a kisugárzott teljesítmény lényegesen alacsonyabb, mint a lefelé irányuló kapcsolatnál, kötelező beépítést igényel a munkábaenergiahatékony információátviteli módszer a lefedettség növelésére, a vevőkészülék energiafogyasztásának, valamint költségének csökkentésére. Az elvégzett tanulmányok arra a tényre vezettek, hogy az uplink LTE esetében egyfrekvenciás technológiát használnak az információk OFDM formájában történő sugárzására, a diszkrét Fourier-transzformációs törvénynek megfelelő diszperzióval. Ez a megoldás az átlagos és maximális teljesítményszintek alacsonyabb arányát biztosítja a hagyományos modulációhoz képest, ami javítja az energiahatékonyságot és leegyszerűsíti a végberendezések tervezését.
Az ODFM technológiának megfelelő információátvitel során használt alapvető erőforrás egy idő-frekvencia hálózatként jeleníthető meg, amely megfelel az OFDM szimbólumkészletnek, valamint az idő- és frekvenciatartományban lévő alvivőknek. Az LTE hálózati mód feltételezi, hogy itt két erőforrásblokkot használnak az adatátvitel fő elemeként, amelyek 180 kilohertzes frekvenciasávnak és egy ezredmásodperces időintervallumnak felelnek meg. Az adatsebességek széles skálája valósítható meg a frekvencia erőforrások kombinálásával, a kommunikációs paraméterek beállításával, beleértve a kódsebességet és a modulációs sorrend kiválasztását.
Műszaki adatok
Ha az LTE-hálózatokat vesszük figyelembe, bizonyos magyarázatok után kiderül, hogy miről van szó. Egy ilyen hálózat rádiós interfészére kitűzött magas célok elérése érdekében a fejlesztők számos, meglehetősen fontos tevékenységet szerveztek.pillanatok és funkcionalitás. Az alábbiakban mindegyiket ismertetjük, részletesen bemutatva, hogyan befolyásolják a fontos mutatókat, például a hálózati kapacitást, a rádiólefedettséget, a késleltetési időt és az adatátviteli sebességet.
Rugalmasság a rádióspektrum használatában
Az adott földrajzi régióban érvényes jogszabályi normák hatással vannak a mobilkommunikáció megszervezésére. Vagyis különböző szélességű párosítatlan vagy párosított sávok által a különböző frekvenciatartományokban kiosztott rádióspektrumot írják elő. A rugalmas használat az LTE rádióspektrum egyik legfontosabb előnye, amely lehetővé teszi a különböző helyzetekben történő használatát. Az LTE hálózat architektúrája nem csak a különböző frekvenciasávokban való munkát teszi lehetővé, hanem különböző szélességű frekvenciasávok használatát is: 1,25-től 20 megahertzig. Ezenkívül egy ilyen rendszer működhet párosítatlan és párosított frekvenciasávban, támogatva az idő- és frekvenciaduplexet.
Ha végberendezésekről beszélünk, akkor párosított frekvenciasávok használatakor a készülék full duplex vagy half duplex üzemmódban is működhet. A második mód, amelyben a terminál különböző időpontokban és különböző frekvenciákon fogad és küld adatokat, abból a szempontból vonzó, hogy jelentősen csökkenti a duplex szűrő jellemzőivel szemben támasztott követelményeket. Ennek köszönhetően csökkenthető a végberendezések költsége. Ezenkívül lehetővé válik párosított frekvenciasávok bevezetése alacsony duplex térközökkel. Kiderült, hogy hálózatokAz LTE mobilkommunikáció a frekvenciaspektrum szinte bármely eloszlásában megszervezhető.
A rádióspektrum rugalmas felhasználását lehetővé tevő rádióelérési technológia fejlesztésének egyetlen kihívása a kommunikációs eszközök kompatibilissé tétele. Ennek érdekében az LTE technológia azonos keretszerkezetet valósít meg különböző szélességű frekvenciasávok és különböző duplex módok használata esetén.
Többantennás adatátvitel
A többantennás műsorszórás mobilkommunikációs rendszerekben történő alkalmazása lehetővé teszi azok műszaki jellemzőinek javítását, valamint az előfizetői szolgáltatási lehetőségek bővítését. Az LTE-hálózati lefedettség a többantennás átvitel két módszerét jelenti: a diverzitást és a többfolyamot, amelyek speciális esete a keskeny rádiónyaláb kialakítása. A diverzitás úgy is felfogható, mint a két antennától érkező jel szintjének kiegyenlítése, ami lehetővé teszi az egyes antennáktól külön-külön vett jelek mélyrepülésének kiküszöbölését.
Nézzük meg közelebbről az LTE-hálózatot: mi az, és hogyan használja ezeket a módokat? Az átviteli diverzitás itt az adatblokkok térfrekvenciás kódolásának módszerén alapul, amelyet négy antenna egyidejű használata esetén frekvenciaeltolásos idődiverzitás egészít ki. A diverzitást általában az általános lefelé irányuló kapcsolatokon használják, ahol az ütemezési funkció a kapcsolat állapotától függően nem alkalmazható. AholAz átviteli diverzitás használható felhasználói adatok, például VoIP forgalom küldésére. Az ilyen forgalom viszonylag alacsony intenzitása miatt a korábban említett ütemezési funkcióval járó többletköltség nem indokolható. Az adatok diverzitásával növelhető a cellák sugara és a hálózati kapacitás.
A több információs folyam egy rádiócsatornán keresztüli egyidejű átviteléhez szükséges többfolyamos átvitel a végberendezésben, illetve a bázishálózati állomáson elhelyezett több vevő- és adóantenna használatát foglalja magában. Ez jelentősen megnöveli az adatátvitel maximális sebességét. Például, ha a végberendezés négy antennával van felszerelve, és ilyen szám áll rendelkezésre a bázisállomáson, akkor teljesen lehetséges akár négy adatfolyam egyidejű továbbítása egy rádiócsatornán, ami ténylegesen lehetővé teszi az átviteli sebesség megnégyszerezését..
Ha kis munkaterheléssel vagy kis cellákkal rendelkező hálózatot használ, akkor a multi-streamingnek köszönhetően kellően magas átviteli sebességet érhet el a rádiócsatornák számára, valamint hatékonyan használhatja fel a rádiós erőforrásokat. Ha nagy cellák vannak és nagy a terhelés, a csatorna minősége nem teszi lehetővé a többfolyamos átvitelt. Ebben az esetben a jel minősége javítható több adóantennával, hogy keskeny nyalábot képezzenek az adatok egy adatfolyamban történő továbbításához.
Ha meggondoljukLTE hálózat - amit ez ad a nagyobb hatékonyság eléréséhez -, akkor érdemes arra a következtetésre jutni, hogy a különböző üzemi körülmények között végzett kiváló minőségű munka érdekében ez a technológia adaptív többfolyamos átvitelt valósít meg, amely lehetővé teszi az egyidejűleg továbbított streamek számának folyamatos beállítását, a folyamatosan változó csatornaállapot kapcsolatoknak megfelelően. Jó kapcsolati feltételek mellett akár négy adatfolyam is továbbítható egyidejűleg, így akár 300 megabit/s átviteli sebesség érhető el 20 megahertzes sávszélesség mellett.
Ha a csatorna állapota nem olyan kedvező, akkor az adást kevesebb stream végzi. Ebben a helyzetben az antennákat keskeny nyaláb kialakítására lehet használni, javítva az általános vételi minőséget, ami végső soron a rendszer kapacitásának növekedéséhez és a szolgáltatási terület kiterjesztéséhez vezet. Ha nagy rádiólefedettséget vagy nagy sebességű adatátvitelt szeretne biztosítani, egyetlen adatfolyamot továbbíthat keskeny nyalábbal, vagy használhat adatdiverzitást a közös csatornákon.
Mechanizmus a kommunikációs csatorna adaptálására és továbbítására
Az LTE hálózatok működési elve azt feltételezi, hogy az ütemezés a hálózati erőforrások elosztását jelenti a felhasználók között az adatátvitelhez. Ez dinamikus ütemezést biztosít a downstream és upstream csatornákban. Az oroszországi LTE-hálózatok jelenleg úgy vannak beállítva, hogy egyensúlyba hozzák a kommunikációs csatornákat és általánosságbanáltalános rendszerteljesítmény.
Az LTE rádió interfész a kommunikációs csatorna állapotától függően vállalja az ütemezési funkció megvalósítását. Nagy sebességű adatátvitelt biztosít, amit nagyfokú moduláció alkalmazásával, további információfolyamok továbbításával, a csatornakódolás mértékének csökkentésével és az újraküldések számának csökkentésével érnek el. Ehhez frekvencia és idő erőforrásokat használnak fel, amelyeket viszonylag jó kommunikációs feltételek jellemeznek. Kiderül, hogy egy adott mennyiségű adat átvitele rövidebb időn belül megtörténik.
Az oroszországi LTE-hálózatok, akárcsak más országokban, úgy épültek fel, hogy azon szolgáltatások forgalma, amelyek ugyanazon időintervallumok után kis rakományú csomagokat továbbítanak, szükségessé teheti a jelzőforgalom növelését. amely a dinamikus ütemezéshez szükséges. Ez akár meg is haladhatja a felhasználó által sugárzott információ mennyiségét. Ezért van olyan, hogy az LTE hálózat statikus ütemezése. Hogy mi ez, az világossá válik, ha azt mondjuk, hogy a felhasználóhoz egy RF erőforrást rendeltek, amely bizonyos számú alkeret átvitelére szolgál.
Az adaptációs mechanizmusoknak köszönhetően dinamikus kapcsolatminőségű csatornából minden lehetséges "kipréselhető". Lehetővé teszi a csatornakódolási és modulációs séma kiválasztását az LTE hálózatok által jellemzett kommunikációs feltételeknek megfelelően. Hogy mi ez, az kiderül, ha azt mondjuk, hogy a munkája befolyásolaz adatátvitel sebességére, valamint a csatorna esetleges hibáinak valószínűségére.
Felfelé irányuló tápellátás és szabályozás
Ez a szempont a terminálok által kibocsátott teljesítményszint szabályozásáról szól a hálózati kapacitás növelése, a kommunikáció minőségének javítása, a rádiólefedettség növelése és az energiafogyasztás csökkentése érdekében. E célok elérése érdekében a teljesítményszabályozó mechanizmusok arra törekszenek, hogy maximalizálják a hasznos bejövő jel szintjét, miközben csökkentik a rádióinterferenciát.
A Beeline és más szolgáltatók LTE-hálózatai azt feltételezik, hogy a felfelé irányuló kapcsolati jelek ortogonálisak maradnak, vagyis nem lehet kölcsönös rádióinterferencia ugyanazon cella felhasználói között, legalábbis ideális kommunikációs feltételek mellett. A szomszédos cellák felhasználói által keltett interferencia mértéke attól függ, hogy hol található a kibocsátó terminál, vagyis attól, hogy a jele hogyan gyengül a cella felé vezető úton. A Megafon LTE hálózat pontosan ugyanígy van elrendezve. Helyes lenne ezt mondani: minél közelebb van a terminál a szomszédos cellához, annál nagyobb lesz az általa keltett interferencia szintje. Azok a terminálok, amelyek távolabb vannak a szomszédos cellától, erősebb jeleket képesek továbbítani, mint a közelben lévő terminálok.
A jelek ortogonalitása miatt a felfelé irányuló kapcsolat képes multiplexelni a különböző erősségű terminálokról érkező jeleket ugyanazon a cellán egy csatornában. Ez azt jelenti, hogy nincs szükség a jelszint-ugrások kompenzálására,amelyek a rádióhullámok többutas terjedése miatt keletkeznek, és ezek segítségével növelheti az adatátvitel sebességét a kommunikációs csatornák adaptációs és ütemezési mechanizmusaival.
Adatrelék
Ukrajnában szinte minden kommunikációs rendszer és LTE-hálózat sem kivétel, időnként hibákat követ el az adatátvitel során, például jelfakulás, interferencia vagy zaj miatt. A hibavédelmet az elveszett vagy megsérült információk újraküldésének módszerei biztosítják, amelyek célja a kiváló kommunikáció biztosítása. A rádiós erőforrást sokkal racionálisabban használják fel, ha az adattovábbítási protokoll hatékonyan van megszervezve. A nagy sebességű légi interfész maximális kihasználása érdekében az LTE technológia dinamikusan hatékony, kétrétegű adattovábbító rendszerrel rendelkezik, amely hibrid ARQ-t valósít meg. Jellemzője a visszacsatolás biztosításához és az adatok újraküldéséhez szükséges alacsony többletköltség, kiegészítve egy nagy megbízhatóságú szelektív újrapróbálkozási protokollal.
A HARQ protokoll redundáns információkkal látja el a fogadó eszközt, lehetővé téve az esetleges hibák kijavítását. A HARQ protokollon keresztüli újraküldés további információredundancia kialakulásához vezet, amelyre akkor lehet szükség, ha az újraadás nem volt elegendő a hibák kiküszöbölésére. A HARQ protokoll által nem javított csomagok újraküldése a következővel történik:az ARQ protokoll használatával. Az iPhone LTE-hálózatai a fenti elvek szerint működnek.
Ez a megoldás lehetővé teszi, hogy alacsony többletköltséggel garantálja a csomagfordítás minimális késleltetését, miközben garantált a kommunikáció megbízhatósága. A HARQ protokoll lehetővé teszi a legtöbb hiba észlelését és kijavítását, ami az ARQ protokoll meglehetősen ritka használatához vezet, mivel ez jelentős többletköltséggel, valamint a csomagfordítási késleltetési idő növekedésével jár.
A bázisállomás egy végcsomópont, amely mindkét protokollt támogatja, szoros kapcsolatot biztosítva a két protokoll rétegei között. Az ilyen architektúra különféle előnyei közé tartozik a HARQ működése után megmaradt hibák nagy sebessége, valamint az ARQ protokoll segítségével továbbított információ mennyisége.
Az LTE rádió interfész fő összetevőinek köszönhetően nagy teljesítményű. A rádióspektrum használatának rugalmassága lehetővé teszi ennek a rádióinterfésznek a használatát bármely elérhető frekvenciaforrással. Az LTE technológia számos olyan funkciót biztosít, amelyek lehetővé teszik a gyorsan változó kommunikációs feltételek hatékony kihasználását. A kapcsolat állapotától függően az ütemező funkció a legjobb erőforrásokat bocsátja ki a felhasználóknak. A többantennás technológiák alkalmazása a jelfading csökkenéséhez vezet, a csatornaadaptációs mechanizmusok segítségével pedig olyan kódolási és jelmodulációs módszereket lehet alkalmazni, amelyek adott körülmények között optimális kommunikációs minőséget garantálnak.
