Sieci LTE – co to jest? Tryb, struktura i zasada działania sieci LTE

Sieć LTE została niedawno zatwierdzona przez konsorcjum 3GPP. Poprzez wykorzystanie takiego interfejsu radiowego możliwe jest uzyskanie sieci o bezprecedensowych parametrach operacyjnych pod względem maksymalnej szybkości, z jaką dane są przesyłane, czasu opóźnienia przesyłania pakietów i sprawności widmowej. Autorzy twierdzą, że uruchomienie sieci LTE pozwala na bardziej elastyczne wykorzystanie widma radiowego, technologii wielu anten, adaptacji kanałów, mechanizmów dyspozytorskich, organizacji retransmisji danych i sterowania mocą.

Prehistorii

Szerokopasmowa mobilność, oparta na technologii przesyłania pakietów danych z dużą szybkością zgodnie ze standardem HSPA, została już powszechnie uznana przez użytkowników sieci komórkowych. Konieczne jest jednak dalsze udoskonalanie swoich usług, na przykład poprzez zwiększenie szybkości transmisji danych, zminimalizowanie czasu opóźnienia, a także zwiększenie ogólnej pojemności sieci, ponieważ wymagania użytkowników usług tej komunikacji stale rosną. Mając to na uwadze, opracowano specyfikację interfejsów radiowych Evolution HSPA i LTE przez konsorcjum 3GPP.

Główne różnice z wcześniejszymi wersjami

Sieć sieci LTE różni się od wcześniej rozwiniętego systemu 3G o ulepszonych parametrach technicznych, w tym maksymalnej szybkości przesyłania informacji – ponad 300 megabitów na sekundę, opóźnienie wysyłania pakietów nie przekracza 10 milisekund, a sprawność widmowa stała się znacznie wyższa. Budowa sieci LTE może odbywać się zarówno w nowych pasmach częstotliwości, jak iw sieciach już dostępnych dla operatorów.

Ten interfejs radiowy jest ustawiony jako rozwiązanie, do którego operatorzy będą stopniowo przenosić się ze standardowych systemów istniejących w danym momencie, czyli 3GPP i 3GPP2. Rozwój tego interfejsu jest ważnym krokiem w rozwoju standardowych sieci IMT-Advanced 4G, czyli nowego pokolenia. W rzeczywistości specyfikacja LTE zawiera już większość funkcji, które były pierwotnie przeznaczone dla systemów 4G.

Zasada organizacji interfejsu radiowego

Komunikacja radiowa ma charakterystyczną cechę, która polega na tym, że kanał radiowy o jakości nie jest stały w czasie i przestrzeni, ale zależy od częstotliwości. Tutaj trzeba powiedzieć, że parametry komunikacji zmieniają się stosunkowo szybko w wyniku wielokrotnego rozmnażania fal radiowych. Aby utrzymać stałą szybkość wymiany informacji w kanale radiowym, zwykle istnieją różne sposoby minimalizacji takich zmian, a mianowicie różnych metod przenoszenia różnorodności. Jednocześnie podczas przesyłania pakietów informacyjnych użytkownicy mogą nie zawsze zauważyć wahania krótkotrwałe w przepływności. Tryb sieci LTE zakłada, jako podstawową zasadę dostępu radiowego, nie redukcję, ale zastosowanie szybkich zmian w jakości kanału radiowego w celu zapewnienia jak najlepszego wykorzystania zasobów radiowych dostępnych w danym momencie. Jest to stosowane w domenach częstotliwości i czasu przez technologię dostępu radiowego OFDM.

Urządzenie sieciowe LTE

Jakiego systemu jest to, możesz zrozumieć, tylko dowiedzieć się, jak to jest zorganizowane. Opiera się on na zwykłej technologii OFDM, która zakłada transmisję danych na kilku podnośnych wąskopasmowych. Zastosowanie tego ostatniego w kombinacji z cyklicznym prefiksem umożliwia komunikację bazującą na OFDM na stabilnych wahaniach czasowych parametrów kanału radiowego, a także pozwala praktycznie wyeliminować konieczność stosowania skomplikowanych korektorów po stronie odbiorczej. Ta okoliczność jest bardzo przydatna w organizacji kanału końcowego, ponieważ w tym przypadku możliwe jest uproszczenie przetwarzania sygnału przez odbiornik przy głównej częstotliwości, co pozwala na obniżenie kosztu samego urządzenia końcowego, a także zużywanej przez niego energii. Ma to szczególne znaczenie podczas korzystania z sieci 4G LTE wraz z przesyłaniem strumieniowym.

Łącze w górę, w którym moc promieniowana jest znacznie niższa niż w przypadku malejącej, wymaga obowiązkowego włączenia efektywnej energetycznie metody przekazywania informacji w celu zwiększenia zasięgu, zmniejszenia zużycia energii przez urządzenie odbierające i jego kosztów. Przeprowadzone badania doprowadziły do tego, że obecnie dla kanału LTE łącza zwrotnego wykorzystuje się technologię transmisji częstotliwościowej w formacie OFDM z dyspersją odpowiadającą prawu dyskretnej transformaty Fouriera. Takie rozwiązanie pozwala na uzyskanie mniejszego stosunku średniego i maksymalnego poziomu mocy w porównaniu z tradycyjną modulacją, co pozwala na zwiększenie efektywności energetycznej i uproszczenie konstrukcji urządzeń końcowych.

Zasób podstawowy wykorzystywany w przekazywaniu informacji zgodnie z technologią ODFM można wykazać w postaci sieci czasowo-częstotliwościowej odpowiadającej zestawowi symboli OFDM i pod-nośników w domenach czasowych i częstotliwościowych. Tryb sieci LTE zakłada, że jako główny element transmisji danych wykorzystuje się dwa bloki zasobów, odpowiadające pasmowi częstotliwości 180 kilohertów i odstęp czasu jednego milisekundy. Szeroki zakres szybkości transmisji danych można zrealizować poprzez połączenie zasobów częstotliwości, ustawianie parametrów komunikacji, w tym szybkość kodowania i wybór zamówień modulacji.

Specyfikacje techniczne

Jeśli weźmiemy pod uwagę sieci LTE, co to jest, staje się jasne po pewnych wyjaśnieniach. Aby osiągnąć wysokie cele dla interfejsu radiowego takiej sieci, jego twórcy zorganizowali wiele ważnych punktów i funkcjonalności. Każdy z nich zostanie szczegółowo opisany ze szczegółowym wskazaniem wpływu tych ważnych wskaźników na pojemność sieci, zasięg radiowy, czas opóźnienia i szybkość transmisji danych.

Elastyczność zastosowania widma radiowego

Normy legislacyjne, które działają w jednym lub w innym regionie geograficznym, wpływają na organizację komunikacji ruchomej. Oznacza to, że to widmo radiowe, przydzielone w różnych pasmach częstotliwości z pasmami niesparowanymi lub parami o różnych szerokościach. Elastyczność użytkowania jest jedną z najważniejszych zalet widma radiowego LTE, co umożliwia wykorzystanie go w różnych sytuacjach. Architektura sieci LTE pozwala nie tylko na działanie w różnych pasmach częstotliwości, ale także na wykorzystywanie pasm częstotliwości o różnych szerokościach: od 1,25 do 20 MHz. Ponadto, taki system może działać w niezapełnionych i sparowanych pasmach częstotliwości, odpowiednio wspierając dwustronność czasu i częstotliwości.

Jeśli mówimy o urządzeniach końcowych, to podczas korzystania z pasm częstotliwości pary urządzenie może pracować w trybie dupleksowym lub półdupleksowym. Drugi tryb, w którym terminal odbiera i przesyła dane w różnym czasie i przy różnych częstotliwościach, jest atrakcyjny, ponieważ znacznie zmniejsza wymagania nałożone na cechy filtra dupleksowego. Dzięki temu możliwe jest obniżenie kosztów urządzeń końcowych. Ponadto istnieje możliwość wprowadzenia sparowanych pasm częstotliwości z niewielkim odstępem dupleksowym. Okazuje się, że sieci mobilne LTE mogą być zorganizowane prawie dla dowolnej dystrybucji widma częstotliwości.

Jedynym problemem w rozwoju technologii dostępu radiowego, która zapewnia elastyczne wykorzystanie promieniotwórczości, jest ujednolicenie urządzeń komunikacyjnych. W tym celu technologia LTE realizuje identyczną strukturę ramki w przypadku korzystania z pasm częstotliwości o różnej szerokości i różnych trybach dupleksu.

Wieloetapowa transmisja danych

Wykorzystanie nadawania anten multi-anteny w systemach komunikacji mobilnej umożliwia podniesienie ich charakterystyk technicznych, jak również rozszerzenie ich możliwości w zakresie utrzymania abonenta. Pokrycie sieci LTE polega na wykorzystaniu dwóch metod transmisji wielu anten: rozmieszczonych w odstępach i wielowątkowych, w szczególnym przypadku, w których rozróżnia się utworzenie wąskiej wiązki radiowej. Niewielka informacja może być traktowana jako metoda wyrównywania poziomu sygnału, która pochodzi z dwóch anten, co pozwala wyeliminować głębokie spadki poziomu sygnałów otrzymanych oddzielnie z każdej anteny.

Możesz szerzej przyjrzeć się sieci LTE: co to jest i jak wykorzystuje wszystkie określone tryby? Transmisja różnorodności oparta jest na metodzie kodowania przestrzenno-częstotliwościowego bloków danych, uzupełnionej przez różnorodność czasową z przesunięciem częstotliwościowym, gdy jednocześnie wykorzystywane są cztery anteny. Transmisja różnorodności jest zwykle stosowana w kanałach łącza nadawczego, w których nie można zastosować funkcji szeregowania w zależności od stanu kanału komunikacyjnego. W tym przypadku transmisja zróżnicowana może być wykorzystana do przesyłania danych użytkownika, na przykład ruchu VoIP. Ze względu na stosunkowo niską intensywność takiego ruchu nie jest możliwe uzasadnienie dodatkowego napowietrzania, które jest związane z funkcją dyspozytorską wspomnianą wcześniej. Ze względu na różnorodność transmisji danych możliwe jest zwiększenie promienia komórki i pojemności sieci.

Wielowątkowa transmisja do równoczesnego przesyłania szeregu strumieni informacji w pojedynczym kanale radiowym obejmuje wielokrotne użycie wielokrotnych i odbiorczych anten zlokalizowanych w urządzeniu końcowym i stacji bazowej. To znacząco zwiększa maksymalną prędkość przesyłania danych. Na przykład, jeśli urządzenie terminalowe jest wyposażone w cztery anteny, a taka ilość jest dostępna w stacji bazowej, to jest całkiem realistyczne, aby transmitować maksymalnie cztery strumienie danych jednocześnie na jednym kanale radiowym, co w rzeczywistości czyni przepustowość cztery razy większą.

Jeśli wykorzystywana jest sieć o małym obciążeniu lub małych komórkach, dzięki wielozakresowej transmisji będzie możliwe osiągnięcie wystarczająco dużej przepustowości kanałów radiowych, a także efektywne wykorzystanie zasobów radiowych. Jeśli są duże komórki i obciążenie o wysokiej intensywności, jakość kanału nie pozwala na wykorzystanie transmisji w trybie multi-stream. W tym przypadku jakość sygnału można poprawić przez zastosowanie kilku anten nadawczych, tworząc wąską wiązkę dla transmisji danych w jednym strumieniu.

Jeśli weźmiemy pod uwagę sieć LTE – co to daje do osiągnięcia większej efektywności – to tutaj należy stwierdzić, że w celu zapewnienia wysokiej jakości operacji w różnych warunkach operacyjnych technologia ta implementuje adaptacyjną transmisję wielozakresową, która umożliwia ciągłą regulację liczby strumieni transmitowanych jednocześnie, zgodnie ze stale zmieniającymi się Stan kanału komunikacyjnego. Dzięki dobrym warunkom kanału można przesyłać maksymalnie cztery strumienie danych jednocześnie, co pozwala na transmisję danych o prędkości do 300 megabitów na sekundę przy szerokości pasma 20 megaherców.

Jeśli stan kanału nie jest tak korzystny, transmisja odbywa się w mniej wątkach. W tej sytuacji anteny mogą być wykorzystywane do tworzenia wąskiego pasma, zwiększając ogólną jakość odbioru, co ostatecznie prowadzi do zwiększenia pojemności systemu i rozbudowy serwisowanej strefy. W celu zapewnienia obszernych obszarów zasięgu lub transmisji danych z dużą szybkością, możliwe jest przesyłanie jednego strumienia danych z wąską wiązką lub wykorzystywanie współdzielonych programów na wspólnych kanałach.

Mechanizm adaptacji i wysyłania kanału komunikacyjnego

Zasada działania sieci LTE zakłada, że wysyłanie będzie rozumiane jako dystrybucja wśród użytkowników zasobów sieciowych do transmisji danych. Zapewnia dynamiczne wysyłanie w kanałach malejących i rosnących. Sieci LTE w Rosji są obecnie skonfigurowane do zrównoważenia kanałów komunikacyjnych i ogólnej wydajności całego systemu.

Interfejs lotniczy LTE zakłada realizację funkcji wysyłania, w zależności od stanu kanału komunikacyjnego. Zapewnia transfer danych z dużą szybkością, osiągniętą dzięki modulowaniu wysokiego rzędu, transferowi dodatkowych przepływów informacji, zmniejszaniu stopnia kodowania kanałów, a także redukcji liczby powtórzonych emisji. Obejmuje to zasoby czasu i czasu, charakteryzujące się stosunkowo dobrymi warunkami komunikacji. Okazuje się, że transfer dowolnej ilości danych odbywa się w krótszym czasie.

Sieci LTE w Rosji, podobnie jak w innych krajach, są zbudowane w taki sposób, że ruch usług, które są zajęci wysyłaniem pakietów o małym ładunku w tych samych odstępach czasowych, może wymagać zwiększenia ilości ruchu sygnalizacyjnego wymaganego do dynamicznego wysyłania. Może nawet przekroczyć ilość informacji nadawanych przez użytkownika. Dlatego jest coś takiego jak statyczne wysyłanie sieci LTE. Co to jest, staje się jasne, jeśli powiesz, że użytkownik jest przydzielony do zasobu częstotliwości radiowej, przeznaczonego do przekazania określonej liczby ramek pomocniczych.

Dzięki mechanizmom adaptacyjnym można "wycisnąć wszystko z kanału" z dynamiczną jakością komunikacji. Umożliwia wybór schematu kodowania i modulacji kanału, zgodnie z warunkami komunikacji charakteryzowanymi przez sieci LTE. Co stanie się jasne, jeśli powiesz, że jego praca wpływa na szybkość tłumaczenia danych, a także prawdopodobieństwo błędów w kanale.

Moc w łączu zwrotnym i jego regulacji

Ten aspekt dotyczy zarządzania poziomem mocy emitowanym przez zaciski w celu zwiększenia przepustowości sieci, poprawy jakości komunikacji, zwiększenia zasięgu sieci radiowej, zmniejszenia zużycia energii. Aby osiągnąć te cele, mechanizmy kontroli mocy zazwyczaj zwiększają poziom użytecznego sygnału przy jednoczesnym zmniejszeniu zakłóceń radiowych.

Sieci "Beeline" LTE i inni operatorzy zakładają, że sygnały w łączu w górę pozostają ortogonalne, tzn. Nie powinno się wzajemnie oddziaływać pomiędzy użytkownikami jednej komórki, a przynajmniej dotyczy to idealnych warunków komunikacji. Poziom zakłóceń, jakie stwarzają użytkownicy sąsiadujących ze sobą ogniw zależy od tego, gdzie znajduje się terminal promieniujący, to znaczy na tym, jak jego sygnał osłabia w drodze do komórki. Sieć "Megaphone" LTE jest rozmieszczona w dokładnie taki sam sposób. Będzie to słuszne powiedzieć: im bliżej terminalu do sąsiedniej komórki, tym wyższy poziom zakłóceń, jakie w niej tworzy. Zaciski, które znajdują się w większej odległości od sąsiedniej komórki mogą przesyłać sygnały o większej mocy w porównaniu do terminali znajdujących się w pobliżu.

Ze względu na ortogonalność sygnałów, w łączu w górę można multipleksować sygnały z terminali o różnej mocy w tym samym kanale na tej samej komórce. Oznacza to, że nie ma potrzeby kompensacji rozbłysków poziomu sygnału, które powstają w wyniku multipath propagacji fal radiowych i mogą być wykorzystane do zwiększenia szybkości tłumaczenia danych przy użyciu mechanizmów adaptacyjnych i wysyłania kanałów komunikacyjnych.

Dane przekaźnika

Prawie każdy system łączności i sieci LTE na Ukrainie nie jest wyjątkiem, od czasu do czasu popełnia błędy w procesie przesyłania danych, na przykład ze względu na sygnał blaknięcia, zakłócenia lub szumy. Błąd ochrony zapewnione przez metody retransmisji utraconych lub uszkodzonych części informacji, które mają być zabezpieczenia gwarantujące wysoką jakość komunikacji. Zasób radiowy służy bardziej racjonalnie, czy protokół retransmisja danych jest zorganizowana sprawnie. Używać interfejsu powietrza NAJPEŁNIEJSZYM wysokiej prędkości, technologia LTE dynamicznie skuteczny system przekaźnikowy danych dwupoziomową implementującą Hybrid ARQ. Charakteryzuje się ona małym narzutu wymaganych do sprzężenia i danych retransmisji, z dodatkiem selektywnego powtarzania protokół o wysokiej niezawodności.

protokół HARQ zapewniony jest urządzeniem odbierającym zbędnych informacji, co daje mu możliwość poprawiania żadnych konkretnych błędów. protokół retransmisji HARQ prowadzi do powstawania dodatkowych redundancji informacji, które mogą być wymagane w przypadku błędu nie było wystarczająco retransmisji. Retransmisji pakietów, które nie zdały korekcji protokół HARQ wykonywana jest przy użyciu protokołu ARQ. Sieć LTE w iPhone pracy zgodnie z powyższymi zasadami.

Takie rozwiązanie sprawia, że jest to możliwe, aby zapewnić minimalne opóźnienie pakietów rozgłoszeniowych z niskim narzutem i niezawodności komunikacji z gwarancją. protokół HARQ pozwala wykryć i usunąć większość błędów, co prowadzi do dość rzadkiego stosowania protokołu ARQ, ponieważ jest to związane ze znacznym obciążeniu, a także wraz ze wzrostem opóźnienia pakietów transmisji.

Stacja bazowa jest węzeł końcowy, który umożliwia obu protokołów, zapewniając ścisły związek między poziomem tych protokołów. Wśród różnych zalet tej architektury można nazwać wysoką prędkość, aby wyeliminować błędy, które pozostają po HARQ pracy, a kwota korekty informacji przekazywanych za pomocą protokołu ARQ.

LTE interfejs radiowy ma wysoką wydajność, dzięki jej głównych składników. Elastyczność umożliwia korzystanie z interfejsu radiowego Radio Active na wszelkich dostępnych zasobów częstotliwości. Technologia LTE zapewnia szereg funkcji, które zapewniają skuteczne stosowanie szybko zmieniającym się środowisku komunikacyjnym. W zależności od stanu kanału, funkcja planowania daje użytkownikom najlepsze zasoby. Zastosowanie technologii wieloantenowego zmniejsza zanik sygnału i z mechanizmem adaptacyjnym kanałów można wykorzystać metody kodowania i modulacji, zapewniając w konkretnych warunkach optymalną jakość komunikacji.