LTE sítě - co to je? Režim, struktura a provozní princip sítě LTE

Síť LTE byla nedávno schválena konsorciem 3GPP. Díky použití takového síťového rozhraní vzduchu může získat nebývalé provozní parametry, pokud jde o maximální rychlost, kterou jsou přenášena data, čekací doba přenosu paketů, stejně jako spektrální účinnost. Autoři tvrdí, že zahájení sítě LTE umožňuje využívání rádiového spektra, multiantennuyu technologie adaptace kanál je pružnější plánovací mechanismy, reorganizaci dat relé a řízení výkonu.

Prehistorie

Mobilní širokopásmové připojení, který je založen na paketovém přenosu dat technologií při vysoké rychlosti na standardu HSPA, se stal široce přijímaný uživateli mobilních sítí. Musíme však i nadále, aby zlepšování svých služeb, například pomocí zvýšení datové rychlosti překladu, minimalizovat latenci a zvýšit celkovou kapacitu sítě, stejně jako uživatelských požadavků na služby Tyto komunikace jsou neustále roste. Právě s tím bylo uvedeno, že byla provedena specifikace rádiových rozhraní HSPA Evolution a LTE konsorciem 3GPP.

Hlavní odlišnosti od dřívějších verzí

Standardní sítě LTE se liší od dříve vyvinut systém 3G zlepšenými vlastnostmi, včetně maximální rychlost, při které je přenos informací - více než 300 megabitů za sekundu zpoždění přenosu paketů nepřesáhne 10 milisekund a spektrální účinnost byla mnohem vyšší. Výstavba sítí LTE může být prováděna v nových kmitočtových pásmech, jakož i stávajících operátorů.

Toto rádiové rozhraní je umístěno jako řešení, ke kterému se operátoři postupně přesouvají ze stávajících standardních systémů, to je 3GPP a 3GPP2. A vývoj tohoto rozhraní je velmi důležitým krokem ve vytváření standardu pro sítě IMT Advanced 4G, tedy novou generaci. Ve skutečnosti obsahuje specifikace LTE již většinu funkcí, které byly původně určeny pro systémy 4G.

Princip organizace rádiového rozhraní

Rádiová komunikace má charakteristickou vlastnost, kterou je, že rádiový kanál pro kvalitu není konstantní v čase a prostoru, ale závisí na frekvenci. Zde je třeba říci, že komunikační parametry se mění relativně rychle v důsledku multipathového šíření rádiových vln. K udržení konstantní rychlosti výměny informací přes rádiový kanál se běžně používá řada metod pro minimalizaci takových změn, jmenovitě různých způsobů přenosu diverzity. Současně během přenosu informačních paketů uživatelé nemusí vždy zaznamenávat krátkodobé kolísání bitové rychlosti. Režim sítě LTE předpokládá, jako obecná zásada nesníží rádiového přístupu a využití rychlých změn v kvalitě rádiového kanálu za účelem maximalizace efektivního využití dostupných v každém časovém okamžiku rádiových zdrojů. Toto je implementováno v kmitočtové a časové oblasti prostřednictvím technologie radiového přístupu OFDM.

Síťové zařízení LTE

Jaký systém je, můžete pochopit, jenom zjistit, jak je organizován. Je založen na běžné OFDM technologii, která předpokládá přenos dat na několika úzkopásmových nosičů. Použití této sloučeniny v kombinaci s cyklickým prefixem umožňuje provést připojení na základě OFDM-rezistentní časové disperze parametrů rádiového kanálu, a umožňuje prakticky eliminuje potřebu komplexních ekvalizéry na straně přijímače. Tato situace je velmi užitečné pro organizaci sestupného kanálu, protože v tomto případě je možné zjednodušit zpracování přijímače signálu na hlavní frekvenci, čímž se sníží náklady na koncového zařízení a spotřebu energie nimi. A to se stává obzvláště důležité, když používáte 4G LTE síť spolu s multi-streamováním.

Uplink, kde je vyzařovaná energie výrazně nižší než v sestupné, vyžaduje povinné zahrnutí do práce energeticky účinného způsobu přenosu informací pro zvýšení pokrytí, snížení spotřeby energie přijímač, stejně jako jeho náklady. Provedené výzkumy vedly k tomu, že nyní pro uplink LTE kanál je jednocestná technologie přenosu informací ve formě OFDM s disperzí odpovídajících zákonu diskrétní Fourierova transformace. Takové řešení umožňuje poskytnout menší poměr průměrné a maximální výkonové úrovně ve srovnání s použitím tradiční modulace, což umožňuje zvýšit energetickou účinnost a zjednodušit konstrukci koncových zařízení.

Základní zdroj používaný v předávání informací v souladu s ODFM technologie může být prokázána v podobě časově-frekvenční sítě, která odpovídá sadě symbolů OFDM a pomocné nosné v časové a frekvenční oblasti. Režim sítě LTE předpokládá, že jako primární datový prvek dvou zdrojů bloku zde použit, které odpovídají frekvenčním pásmu 180 kHz a v časovém intervalu jedné milisekundy. Široká škála datových rychlostí lze realizovat kombinací frekvenčních zdrojů, nastavením komunikačních parametrů včetně rychlosti kódování a výběru pořadí modulací.

Technické specifikace

Pokud budeme zvažovat LTE sítě, co to je, je jasné po jistých vysvětleních. K dosažení vysokých cílů, které jsou nastaveny pro rádiové rozhraní takové sítě, její vývojáři zorganizovali řadu velmi důležitých bodů a funkcí. Každá z nich bude podrobně popsána s podrobným uvedením jejich vlivu na takové důležité ukazatele, jako je kapacita sítě, oblast pokrytí rozhlasem, čas zpoždění a rychlost přenosu dat.

Flexibilita aplikace rádiového spektra

Legislativní normy, které fungují v jedné nebo jiné zeměpisné oblasti, mají vliv na uspořádání mobilní komunikace. To znamená, že předepisují rádiové spektrum přidělené v různých kmitočtových pásmech s nepárovými nebo párovými pásy různých šířek. Flexibilita použití je jednou z nejdůležitějších výhod rádiového spektra LTE, která umožňuje použití v různých situacích. Síťová architektura LTE umožňuje nejen pracovat v různých frekvenčních pásmech, ale také používat frekvenční pásma s různou šířkou: od 1,25 do 20 MHz. Navíc takový systém může pracovat v nepárových a spárovaných kmitočtových pásmech podporujících časový a frekvenční duplex.

Když hovoříme o terminálových zařízeních, pak při použití párových kmitočtových pásem může přístroj pracovat ve dvoustranném nebo poloduplexním režimu. Druhý režim, ve kterém terminál přijímá a vysílá data v různých časech a na různých frekvencích, je atraktivní v tom, že významně snižuje požadavky kladené na vlastnosti duplexního filtru. Díky tomu je možné snížit náklady na koncové zařízení. Kromě toho existuje příležitost k zavedení párových kmitočtových pásem s lehkým duplexním oddělením. Ukazuje se, že mobilní komunikační sítě LTE mohou být organizovány téměř pro jakékoliv distribuční spektrum.

Jediným problémem rozvoje technologie rádiového přístupu, který umožňuje flexibilní využívání radiospektra, je kompatibilita komunikačních zařízení. Pro tento účel implementuje technologie LTE stejnou strukturu rámců v případě použití frekvenčních pásem různých šířek a různých duplexních režimů.

Vícekanálový přenos dat

Použití multi-anténní vysílání v mobilních komunikačních systémech mohou zlepšit jejich výkon, a posílit jejich schopnost, pokud jde o péči o zákazníka. Povlak LTE síť zahrnuje použití dvou metod přenosu s více anténami: diverzita a vícevláknových, jako speciální případ, který vyniká tvorbu úzkého svazku antény. Informace o různorodost lze považovat za způsob vyrovnávání úrovně signálu, který je ze dvou antén, který se vyhýbá poklesy v signálech hluboké úrovni, které jsou přijímány každým anténou individuálně.

Je možné podrobně zvážit síť LTE: co je a jak využívá všechny uvedené režimy? Rozmanitost vysílání je založena na metodě kódování prostorových kmitočtů datových bloků, která je doplněna časovou rozmanitostí s frekvenčním posunem, když se současně používají čtyři antény. Přenos rozmanitosti se typicky používá na běžných kanálech sestupných směrů, kde funkce odesílání nemůže být použita v závislosti na stavu, ve kterém se vysílá komunikačního kanálu. V takovém případě může být přenos přenosu různorodý pro přenos dat uživatele, například provoz VoIP. Vzhledem k poměrně nízké intenzitě takové dopravy není možné zdůvodnit dodatečné režijní náklady spojené s dispečerskou funkcí uvedenou výše. Díky rozmanitosti přenosu dat je možné zvýšit poloměr buňky a kapacitu sítě.

Multithreaded přenos současný přenos několika informačních toků na jednom rádiovém kanále je použít více přijímacích a vysílacích antén jsou v terminálové stanici a základnové stanice, v tomto pořadí. To výrazně zvyšuje maximální rychlost přenosu dat. Například, je-li koncové zařízení vybaven čtyřmi anténami a množství k dispozici na základnové stanici, to je reálné, že je současný přenos na jednom rádiovém kanále čtyři datové proudy, což umožňuje, aby bylo ve skutečnosti čtyři krát větší šířku pásma.

Pokud je používána síť s malým objemem práce nebo s malými články, pak díky vícevláknovému přenosu bude možné dosáhnout dostatečně vysokého výkonu pro rozhlasové kanály a také efektivního využití rádiových zdrojů. Pokud jsou velké buňky a zátěž s vysokou intenzitou, kvalita kanálu neumožní použití přenosu v režimu vícesměrového vysílání. V tomto případě může být kvalita signálu zlepšena použitím několika vysílacích antén pro vytvoření úzkého paprsku pro přenos dat v jednom proudu.

Pokud vezmeme v úvahu LTE síť - to dává jí dosáhnout vyšší efektivity - poté v hodnotě k závěru, že za kvalitní práci v různých provozních podmínkách, je tato technologie implementována adaptivní přenos multi-stream, která umožňuje neustále upravit počet toků přenášených současně, v souladu s neustále se měnící stav komunikačního kanálu. S dobrý stav kanálu může být provedeno současně přenášet až čtyři datových proudů, které mohou dosáhnout přenosové rychlosti až 300 megabitů za sekundu na frekvenční šířce pásma 20 MHz.

Není-li stav kanálu tak příznivý, přenos se provádí v méně vláknech. V této situaci mohou být antény použity pro vytvoření úzkého vzoru paprsku, což zvyšuje celkovou kvalitu příjmu, což nakonec vede ke zvýšení kapacity systému a rozšíření servisní zóny. Pro zajištění vysokého rádiového pokrytí nebo přenosu dat vysokou rychlostí je možné přenášet jeden datový proud s úzkým paprskem nebo použít sdílené kanály na sdíleném kanálu.

Mechanismus přizpůsobení a vysílání komunikačního kanálu

Zásada fungování sítí LTE předpokládá, že dispečink bude chápán jako distribuce mezi uživateli síťových zdrojů pro přenos dat. Poskytuje dynamické vysílání v sestupných a vzestupných kanálech. LTE sítě v Rusku jsou v současné době konfigurovány tak, aby vyrovnaly komunikační kanály a celkový výkon celého systému.

Vzdušné rozhraní LTE předpokládá implementaci funkce odeslání v závislosti na stavu komunikačního kanálu. Poskytuje přenos dat při vysokých rychlostech, což je dosaženo použitím modulace na vysoké úrovni, přenosu dodatečných toků informací, snížením stupně kódování kanálů a snížením počtu opakovaných vysílání. Za tímto účelem jsou zapojeny frekvenční a časové prostředky, které jsou charakterizovány poměrně dobrými komunikačními podmínkami. Ukazuje se, že přenos určitého množství dat se provádí za kratší dobu.

LTE síť v Rusku, stejně jako v jiných zemích, jsou konstruovány tak, aby dopravní služby, které jsou obsazeny předávání pakety s malým užitečným zatížením po stejných časových intervalech, může vyvolat potřebu zvýšit objem signalizace provozu, který je nutný pro dynamické plánování. Může dokonce překročit množství informací vysílaných uživatelem. To je důvod, proč existuje taková věc jako statické dispečinkování sítě LTE. To znamená, že je jasné, řekneme-li, že uživatel zvolí zdroj rádiové frekvence pro přenos určitého počtu dílčích rámců.

Díky adaptačním mechanismům je možné z kanálu "vytlačit vše možné" s dynamickou komunikační schopností. Umožňuje zvolit kódování kanálů a schéma modulace podle toho, jaké komunikační podmínky jsou charakterizovány sítěmi LTE. Co se stane, bude jasné, pokud říkáte, že jeho práce ovlivňuje rychlost překladu dat, stejně jako pravděpodobnost jakýchkoli chyb v kanálu.

Napájení v uplinku a jeho regulace

Tento aspekt se týká správy úrovně výkonu vysílané terminály za účelem zvýšení kapacity sítě, zlepšení kvality komunikace, zvětšení oblasti pokrytí rozhlasem a snížení spotřeby energie. K dosažení těchto cílů mají mechanismy regulace výkonu tendenci maximalizovat úroveň užitečného příchozího signálu a současně snižovat rádiové rušení.

LTE sítě Beeline a další operátoři předpokládají, že signály v uplinku zůstávají ortogonální, to znamená, že mezi uživateli stejné buňky by neměl docházet k žádné vzájemné interferenci, přinejmenším jde o ideální komunikační podmínky. Úroveň rušení, kterou vytvářejí uživatelé sousedních buněk, závisí na tom, kde je umístěn vyzařovací terminál, tedy na tom, jak se jeho signál tlumí cestou k buňce. LTE "Megaphone" je uspořádána přesně stejným způsobem. Bude to správné říci toto: čím blíže je terminál k sousední buňce, tím vyšší je úroveň rušení, kterou v něm vytváří. Terminály, které jsou umístěny ve větší vzdálenosti od sousední buňky, jsou schopné přenášet signály s větším výkonem ve srovnání s terminály, které jsou v bezprostřední blízkosti.

Vzhledem k ortogonalitě signálů je v uplinku možné multiplexovat signály z terminálů s různým výkonem ve stejném kanálu ve stejné buňce. To znamená, že není potřeba kompenzovat výboje úrovně signálu, které vznikají při multipathovém šíření rádiových vln a mohou být použity pro zvýšení rychlosti překladu dat pomocí adaptačních mechanismů a dispečerských komunikačních kanálů.

Data přenosu

Téměř jakýkoli komunikační systém a sítě LTE na Ukrajině nejsou výjimkou, čas od času dělají chyby v procesu přenosu dat, například kvůli ztrátě signálu, hluku nebo hluku. Chybová ochrana je zajištěna metodami opakovaného přenosu ztracených nebo zkreslených informací určených k zajištění poskytování vysoce kvalitní komunikace. Rádiový zdroj se používá racionálněji, pokud je protokol přenosu dat organizován efektivně. Pro maximalizaci využití vysokorychlostního vzdušného rozhraní má technologie LTE dynamicky účinný dvoustupňový systém přenosu dat, který implementuje hybridní ARQ. Je charakterizován malou režií potřebnou k poskytnutí zpětné vazby a opětovného odeslání dat doplněného protokolem o selektivním opakování vysokého stupně spolehlivosti.

Protokol HARQ poskytuje přijímajícímu zařízení redundantní informace, které mu umožňují opravit jakékoli specifické chyby. Přenos HARQ má za následek vytvoření dodatečné redundance informací, což může být vyžadováno, pokud nedostatečné opakované vysílání stačí k odstranění chyb. Retransmission paketů, které nebyly patched protokolem HARQ, se provádí protokolem ARQ. LTE sítě na práci iPhone v souladu se zásadami popsanými výše.

Toto řešení umožňuje zaručit minimální zpoždění při překladu paketů s nízkými režijními náklady a současně je zaručena spolehlivost komunikace. Protokol HARQ umožňuje zjistit a opravit většinu chyb, což vede k poměrně vzácnému použití protokolu ARQ, jelikož se jedná o spoustu režijních nákladů, stejně jako zvýšení doby zpoždění při překládání paketů.

Základní stanice je koncový uzel, který podporuje oba tyto protokoly a poskytuje těsné spojení mezi úrovněmi obou protokolů. Mezi různými výhodami takové architektury patří vysoká rychlost odstraňování chyb, která zůstala po operaci HARQ, stejně jako nastavitelné množství informací přenášených pomocí protokolu ARQ.

Vzdušné rozhraní LTE má díky svým hlavním komponentům vysoký výkon. Flexibilita používání rádiového spektra umožňuje použití tohoto rádiového rozhraní pro libovolný dostupný kmitočtový zdroj. Technologie LTE poskytuje řadu funkcí, které zajišťují efektivní aplikaci rychle se měnících komunikačních podmínek. V závislosti na stavu kanálu poskytuje funkce odeslání uživatelům nejlepší zdroje. Použití technologií s více anténami vede ke snížení vyblednutí signálu a pomocí mechanismů adaptace kanálů je možné použít metody kódování a modulace signálu, které zaručují optimální komunikační kvalitu za určitých podmínek.