Omrežje LTE je nedavno odobril konzorcij 3GPP. Z uporabo takšnega zračnega vmesnika je mogoče pridobiti omrežje z zmogljivostjo brez primere v smislu največje hitrosti prenosa podatkov, zamude pri posredovanju paketov in spektralne učinkovitosti. Avtorji pravijo, da zagon omrežja LTE omogoča fleksibilnejšo uporabo radijskega spektra, večantensko tehnologijo, prilagajanje kanalov, mehanizme razporejanja, organizacijo ponovnega prenosa podatkov in nadzor moči.
Zadnja zgodba
Mobilni širokopasovni dostop, ki temelji na tehnologiji paketnih podatkov visoke hitrosti HSPA, je že postal široko sprejet med uporabniki mobilnega omrežja. Vendar pa je treba njihovo storitev še izboljšati, na primer z uporabo povečanja hitrosti prenosa podatkov, zmanjševanja časa zakasnitve, pa tudi s povečanjem celotne zmogljivosti omrežja, saj zahteve uporabnikov postoritve takšne komunikacije se nenehno povečujejo. V ta namen je konzorcij 3GPP izdelal specifikacijo radijskih vmesnikov HSPA Evolution in LTE.
Glavne razlike od prejšnjih različic
Omrežje LTE se od prej razvitega sistema 3G razlikuje po izboljšanih tehničnih lastnostih, vključno z največjo hitrostjo prenosa podatkov več kot 300 megabitov na sekundo, zamuda pri posredovanju paketov ne presega 10 milisekund, spektralna učinkovitost pa je postala veliko višje. Gradnja omrežij LTE se lahko izvaja tako v novih frekvenčnih pasovih kot pri obstoječih operaterjih.
Ta radijski vmesnik je postavljen kot rešitev, na katero bodo operaterji postopoma prehajali s sistemov standardov, ki trenutno obstajajo, to sta 3GPP in 3GPP2. In razvoj tega vmesnika je precej pomembna faza na poti do oblikovanja omrežnega standarda IMT-Advanced 4G, torej nove generacije. Dejansko specifikacija LTE že vsebuje večino funkcij, ki so bile prvotno namenjene za sisteme 4G.
Načelo organizacije radijskega vmesnika
Radijska komunikacija ima značilnost, da kakovost radijskega kanala ni konstantna v času in prostoru, ampak je odvisna od frekvence. Pri tem je treba povedati, da se komunikacijski parametri sorazmerno hitro spreminjajo zaradi večpotnega širjenja radijskih valov. Da bi ohranili konstantno hitrost izmenjave informacij po radijskem kanalu, se običajno uporabljajo številne metode za zmanjšanjepodobne spremembe, in sicer različne metode raznovrstnosti prenosa. Hkrati pa uporabniki v procesu prenosa informacijskih paketov ne morejo vedno opaziti kratkoročnih nihanj bitne hitrosti. Omrežni način LTE predpostavlja kot osnovno načelo radijskega dostopa ne zmanjševanje, temveč hitro spreminjanje kakovosti radijskega kanala, da se zagotovi čim bolj učinkovita uporaba radijskih virov, ki so na voljo v danem trenutku. To se izvaja v frekvenčni in časovni domeni s tehnologijo radijskega dostopa OFDM.
omrežna naprava LTE
Za kakšen sistem gre, lahko razumemo le, če razumemo, kako je organiziran. Temelji na konvencionalni tehnologiji OFDM, ki vključuje prenos podatkov preko več ozkopasovnih podnosilnikov. Uporaba slednjega v kombinaciji s ciklično predpono omogoča, da je komunikacija, ki temelji na OFDM, odporna na časovne disperzije parametrov radijskega kanala, prav tako pa omogoča praktično odpravo potrebe po kompleksnih izenačevalnikih na sprejemni strani. Ta okoliščina se izkaže za zelo koristno za organizacijo downlink, saj je v tem primeru mogoče poenostaviti obdelavo signalov s strani sprejemnika na glavni frekvenci, kar omogoča znižanje stroškov same terminalske naprave, kot tudi kot moč, ki jo porabi. In to postane še posebej pomembno pri uporabi omrežja 4G LTE skupaj z več pretočnim predvajanjem.
Navzgor, kjer je moč sevanja bistveno nižja kot v downlink, zahteva obvezno vključitev v deloenergetsko učinkovit način prenosa informacij za povečanje območja pokritosti, zmanjšanje porabe energije sprejemne naprave in njene stroške. Izvedene študije so privedle do dejstva, da se zdaj za uplink LTE uporablja enofrekvenčna tehnologija za oddajanje informacij v obliki OFDM z disperzijo, ki ustreza zakonu diskretne Fourierjeve transformacije. Ta rešitev zagotavlja nižje razmerje med povprečno in največjo močjo v primerjavi z običajno modulacijo, kar izboljša energetsko učinkovitost in poenostavi zasnovo terminalskih naprav.
Osnovni vir, ki se uporablja pri prenosu informacij v skladu s tehnologijo ODFM, se lahko prikaže kot časovno-frekvenčno omrežje, ki ustreza naboru simbolov OFDM, in podnosilci v časovni in frekvenčni domeni. Omrežni način LTE predvideva, da se tukaj kot glavni element prenosa podatkov uporabljata dva bloka virov, ki ustrezata frekvenčnemu pasu 180 kilohertz in časovnemu intervalu ene milisekunde. Širok razpon podatkovnih hitrosti je mogoče doseči s kombiniranjem frekvenčnih virov, nastavitvijo komunikacijskih parametrov, vključno s hitrostjo kode in izbiro vrstnega reda modulacije.
specifikacije
Če upoštevamo omrežja LTE, bo po določenih pojasnilih postalo jasno, kaj je. Da bi dosegli visoke cilje, zastavljene za radijski vmesnik takšnega omrežja, so njegovi razvijalci organizirali številne precej pomembnetrenutki in funkcionalnost. Vsak od njih bo opisan spodaj, s podrobno navedbo, kako vplivajo na pomembne kazalnike, kot so zmogljivost omrežja, radijska pokritost, čas zakasnitve in hitrost prenosa podatkov.
Fleksibilnost pri uporabi radijskega spektra
Zakonodajne norme, ki delujejo v določeni geografski regiji, vplivajo na to, kako bodo organizirane mobilne komunikacije. To pomeni, da predpisujejo radijski spekter, dodeljen v različnih frekvenčnih območjih z neparnimi ali seznanjenimi pasovi različnih širin. Prilagodljivost uporabe je ena najpomembnejših prednosti radijskega spektra LTE, ki omogoča njegovo uporabo v različnih situacijah. Arhitektura omrežja LTE omogoča ne le delo v različnih frekvenčnih pasovih, temveč tudi uporabo frekvenčnih pasov z različnimi širinami: od 1,25 do 20 megahercev. Poleg tega lahko tak sistem deluje v neparjenih in seznanjenih frekvenčnih pasovih ter podpira časovni oziroma frekvenčni dupleks.
Če govorimo o terminalskih napravah, potem lahko naprava pri uporabi seznanjenih frekvenčnih pasov deluje v polnem ali polovično dupleksnem načinu. Drugi način, v katerem terminal sprejema in prenaša podatke ob različnih časih in na različnih frekvencah, je privlačen s tem, da bistveno zmanjša zahteve glede lastnosti dupleksnega filtra. Zahvaljujoč temu je mogoče zmanjšati stroške terminalskih naprav. Poleg tega je mogoče uvesti parne frekvenčne pasove z nizkim dupleksnim razmikom. Izkazalo se je, da omrežjaLTE mobilne komunikacije je mogoče organizirati v skoraj kateri koli porazdelitvi frekvenčnega spektra.
Edini izziv pri razvoju tehnologije radijskega dostopa, ki omogoča fleksibilno uporabo radijskega spektra, je narediti kompatibilne komunikacijske naprave. V ta namen tehnologija LTE izvaja identično strukturo okvirja v primeru uporabe frekvenčnih pasov različnih širin in različnih dupleksnih načinov.
prenos podatkov z več antenami
Uporaba večantenskega oddajanja v mobilnih komunikacijskih sistemih omogoča izboljšanje njihovih tehničnih lastnosti, pa tudi razširitev njihovih zmogljivosti v smislu naročniške storitve. Pokritost z omrežjem LTE vključuje uporabo dveh načinov prenosa z več antenami: diverzitetnega in večtokovnega, pri čemer je poseben primer tvorba ozkega radijskega žarka. Raznolikost si lahko predstavljamo kot način za izenačitev ravni signala, ki prihaja iz dveh anten, kar vam omogoča, da odpravite globoke padce ravni signalov, ki jih sprejema vsaka antena posebej.
Pobližje si oglejmo omrežje LTE: kaj je to in kako uporablja vse te načine? Raznolikost prenosa tukaj temelji na metodi prostorsko-frekvenčnega kodiranja podatkovnih blokov, ki jo dopolnjuje časovna raznovrstnost s frekvenčnim zamikom pri hkratni uporabi štirih anten. Raznolikost se običajno uporablja na običajnih povezavah navzdol, kjer ni mogoče uporabiti funkcije razporejanja, odvisno od stanja povezave. Pri čemerraznovrstnost prenosa se lahko uporablja za pošiljanje uporabniških podatkov, kot je promet VoIP. Zaradi relativno nizke intenzivnosti takšnega prometa dodatnih režijskih stroškov, povezanih s prej omenjeno funkcijo načrtovanja, ni mogoče upravičiti. Z raznovrstnostjo podatkov je mogoče povečati polmer celic in zmogljivost omrežja.
Večtokovni prenos za hkratni prenos več informacijskih tokov po enem radijskem kanalu vključuje uporabo več sprejemnih in oddajnih anten, ki se nahajajo v terminalski napravi oziroma v osnovni omrežni postaji. To bistveno poveča največjo hitrost prenosa podatkov. Na primer, če je terminalska naprava opremljena s štirimi antenami in je taka številka na voljo na bazni postaji, potem je povsem mogoče istočasno prenašati do štiri tokove podatkov po enem radijskem kanalu, kar dejansko omogoča štirikratno povečanje njene prepustnosti..
Če uporabljate omrežje z majhno delovno obremenitvijo ali majhnimi celicami, lahko zahvaljujoč multi-streamingu dosežete dovolj visoko prepustnost za radijske kanale in učinkovito uporabljate radijske vire. Če so velike celice in visoka stopnja obremenitve, kakovost kanala ne bo omogočala večtočnega prenosa. V tem primeru je mogoče kakovost signala izboljšati z uporabo več oddajnih anten za oblikovanje ozkega žarka za prenos podatkov v enem toku.
Če upoštevamoOmrežje LTE - kaj mu to daje za doseganje večje učinkovitosti - potem je vredno sklepati, da za visokokakovostno delo v različnih pogojih delovanja ta tehnologija izvaja prilagodljiv večtočni prenos, ki vam omogoča nenehno prilagajanje števila istočasno oddanih tokov, v skladu s povezavami stanja kanala, ki se nenehno spreminjajo. Z dobrimi pogoji povezave je mogoče hkrati prenašati do štiri tokove podatkov, s čimer se doseže hitrost prenosa do 300 megabitov na sekundo s pasovno širino 20 megahercev.
Če stanje kanala ni tako ugodno, potem se prenos izvaja z manj tokovi. V tej situaciji je mogoče uporabiti antene za oblikovanje ozkega žarka, kar izboljša splošno kakovost sprejema, kar na koncu vodi do povečanja zmogljivosti sistema in razširitve območja storitve. Če želite zagotoviti velika območja radijske pokritosti ali prenos podatkov pri visoki hitrosti, lahko oddate en sam tok podatkov z ozkim žarkom ali uporabite raznovrstnost podatkov na običajnih kanalih.
Mehanizem za prilagajanje in dispečiranje komunikacijskega kanala
Načelo delovanja omrežij LTE predvideva, da bo razporejanje pomenilo porazdelitev omrežnih virov med uporabniki za prenos podatkov. To zagotavlja dinamično razporejanje v spodnjih in zgornjih kanalih. Omrežja LTE v Rusiji so trenutno konfigurirana tako, da uravnotežijo komunikacijske kanale in na splošnocelotna zmogljivost sistema.
Radijski vmesnik LTE prevzame izvajanje funkcije načrtovanja glede na stanje komunikacijskega kanala. Zagotavlja prenos podatkov pri visokih hitrostih, kar je doseženo z uporabo modulacije visokega reda, prenosom dodatnih informacijskih tokov, zmanjšanjem stopnje kodiranja kanala in zmanjšanjem števila ponovnih prenosov. Za to se uporabljajo frekvenčni in časovni viri, za katere so značilni razmeroma dobri komunikacijski pogoji. Izkazalo se je, da se prenos določene količine podatkov izvede v krajšem časovnem obdobju.
Omrežja LTE v Rusiji, tako kot v drugih državah, so zgrajena tako, da lahko promet storitev, ki so zasedene s posredovanjem paketov z majhno koristno obremenitvijo po enakih časovnih intervalih, zahteva povečanje količine signalnega prometa ki je potrebna za dinamično načrtovanje. Lahko celo preseže količino informacij, ki jih oddaja uporabnik. Zato obstaja taka stvar, kot je statično razporejanje omrežja LTE. Kaj je to, bo postalo jasno, če rečemo, da je uporabniku dodeljen RF vir, zasnovan za prenos določenega števila podokvirjev.
Zahvaljujoč prilagoditvenim mehanizmom je mogoče iz kanala z dinamično kakovostjo povezave "iztisniti vse mogoče". Omogoča vam, da izberete shemo kodiranja in modulacije kanala v skladu s komunikacijskimi pogoji, za katere so značilna omrežja LTE. Kaj je to, bo postalo jasno, če rečemo, da njegovo delo vplivao hitrosti prenosa podatkov, kot tudi o verjetnosti morebitnih napak v kanalu.
Moč in regulacija navzgornje povezave
Ta vidik se nanaša na nadzor ravni moči, ki jo oddajajo terminali, da bi povečali zmogljivost omrežja, izboljšali kakovost komunikacije, povečali območje radijske pokritosti, zmanjšali porabo energije. Za dosego teh ciljev si mehanizmi za nadzor moči prizadevajo povečati raven uporabnega dohodnega signala in hkrati zmanjšati radijske motnje.
LTE omrežja Beeline in drugih operaterjev predvidevajo, da signali navzgornje povezave ostanejo ortogonalni, to pomeni, da med uporabniki iste celice ne sme biti medsebojnih radijskih motenj, vsaj za idealne komunikacijske pogoje. Stopnja motenj, ki jo ustvarijo uporabniki sosednjih celic, je odvisna od tega, kje se nahaja oddajni terminal, torej od tega, kako njegov signal oslabi na poti do celice. Omrežje Megafon LTE je urejeno na popolnoma enak način. Pravilno bi bilo reči takole: bližje kot je terminal sosednji celici, višja bo raven motenj, ki jih v njej ustvarja. Terminali, ki so bolj oddaljeni od sosednje celice, lahko oddajajo močnejše signale kot terminali, ki so v njeni neposredni bližini.
Zaradi ortogonalnosti signalov lahko navzgorna povezava multipleksira signale s terminalov različnih jakosti v enem kanalu na isti celici. To pomeni, da ni potrebe po kompenziranju skokov ravni signala,ki nastanejo zaradi večpotnega širjenja radijskih valov in jih lahko uporabite za povečanje hitrosti prenosa podatkov s pomočjo mehanizmov prilagajanja in razporejanja komunikacijskih kanalov.
Podatkovni releji
Skoraj vsak komunikacijski sistem in omrežja LTE v Ukrajini niso izjema, od časa do časa naredijo napake v procesu prenosa podatkov, na primer zaradi bledenja signala, motenj ali hrupa. Zaščita pred napakami je zagotovljena z metodami ponovnega prenosa izgubljenih ali poškodovanih informacij, ki so zasnovane tako, da zagotavljajo visoko kakovost komunikacije. Radijski vir se uporablja veliko bolj racionalno, če je protokol za prenos podatkov organiziran učinkovito. Da bi kar najbolje izkoristili visokohitrostni zračni vmesnik, ima tehnologija LTE dinamično učinkovit dvoslojni sistem prenosa podatkov, ki izvaja Hybrid ARQ. Ima nizke stroške, potrebne za zagotavljanje povratnih informacij in ponovno pošiljanje podatkov, skupaj z visoko zanesljivim protokolom selektivnega ponovnega poskusa.
Protokol HARQ zagotavlja sprejemni napravi odvečne informacije, kar ji omogoča, da popravi vse specifične napake. Ponovni prenos prek protokola HARQ vodi do tvorbe dodatne redundance informacij, ki je lahko potrebna, ko ponovni prenos ni bil dovolj za odpravo napak. Ponovni prenos paketov, ki niso bili popravljeni s protokolom HARQ, se izvede sz uporabo protokola ARQ. Omrežja LTE na iPhone delujejo po zgornjih načelih.
Ta rešitev vam omogoča, da zagotovite minimalno zamudo pri prevajanju paketov z nizkimi stroški, hkrati pa je zagotovljena zanesljivost komunikacije. Protokol HARQ vam omogoča odkrivanje in popravljanje večine napak, kar vodi do precej redke uporabe protokola ARQ, saj je to povezano s precejšnjimi stroški, pa tudi s povečanjem časa zakasnitve med prevajanjem paketov.
Bazna postaja je končno vozlišče, ki podpira oba protokola in zagotavlja tesno povezavo med plastmi obeh protokolov. Med različnimi prednostmi takšne arhitekture so visoka hitrost odpravljanja napak, ki so ostale po delovanju HARQ, pa tudi nastavljiva količina informacij, ki se prenašajo po protokolu ARQ.
LTE radijski vmesnik ima visoko zmogljivost zaradi svojih glavnih komponent. Prilagodljivost uporabe radijskega spektra omogoča uporabo tega radijskega vmesnika s katerim koli razpoložljivim frekvenčnim virom. Tehnologija LTE ponuja številne funkcije, ki omogočajo učinkovito uporabo hitro spreminjajočih se komunikacijskih pogojev. Glede na stanje povezave funkcija načrtovanja uporabnikom izda najboljše vire. Uporaba več antenskih tehnologij vodi do zmanjšanja bledenja signala, s pomočjo mehanizmov prilagajanja kanalov pa je mogoče uporabiti metode kodiranja in modulacije signala, ki zagotavljajo optimalno kakovost komunikacije v določenih pogojih.
