Rangkaian LTE - apakah ia? Mod, struktur dan prinsip operasi rangkaian LTE

Rangkaian LTE baru-baru ini diluluskan oleh konsortium 3GPP. Melalui penggunaan antara muka radio sedemikian, adalah mungkin untuk mendapatkan rangkaian dengan parameter operasional yang belum pernah terjadi sebelumnya dari segi kadar maksimum di mana data dihantar, masa kelewatan untuk penghantaran paket, dan kecekapan spektrum. Penulis mengatakan bahawa melancarkan rangkaian LTE membolehkan penggunaan lebih fleksibel spektrum radio, teknologi multi-antena, penyesuaian saluran, mekanisma penghantaran, organisasi penghantaran semula data dan kawalan kuasa.

Prasejarah

Jalur lebar mudah alih, yang berdasarkan teknologi memindahkan paket data pada kelajuan tinggi mengikut piawaian HSPA, telah banyak diiktiraf oleh pengguna rangkaian selular. Walau bagaimanapun, perlu meningkatkan lagi perkhidmatan mereka, contohnya, dengan meningkatkan kelajuan penghantaran data, meminimumkan masa kelewatan, dan meningkatkan kapasiti rangkaian keseluruhan, kerana keperluan pengguna untuk perkhidmatan komunikasi sedemikian terus meningkat. Adalah dengan ini diingat bahawa spesifikasi antara muka radio HSPA Evolution dan LTE oleh konsortium 3GPP dibuat.

Perbezaan utama dari versi terdahulu

Rangkaian LTE berbeza daripada sistem 3G yang telah dibangunkan sebelum ini dengan ciri teknikal yang lebih baik, termasuk kelajuan maksimum yang mana maklumat dihantar - lebih daripada 300 megabit sesaat, kelewatan penghantaran paket tidak melebihi 10 milisaat, dan kecekapan spektrum semakin tinggi. Pembinaan rangkaian LTE boleh dilakukan di kedua-dua jalur frekuensi baru, dan di dalamnya sudah tersedia untuk pengendali.

Antarmuka radio ini diletakkan sebagai penyelesaian, di mana pengendali akan secara beransur-ansur berpindah dari sistem standard yang ada pada masa ini, ini adalah 3GPP dan 3GPP2. Dan perkembangan antara muka ini merupakan langkah penting dalam pembangunan rangkaian 4G IMT-Advanced standard, iaitu generasi baru. Malah, spesifikasi LTE sudah mengandungi kebanyakan fungsi yang pada mulanya ditujukan untuk sistem 4G.

Prinsip organisasi antara muka radio

Komunikasi radio mempunyai ciri ciri bahawa saluran radio untuk kualiti tidak tetap dalam masa dan ruang, tetapi bergantung kepada frekuensi. Di sini adalah perlu untuk mengatakan bahawa parameter komunikasi berubah dengan cepat sebagai hasil pembiaran multipath gelombang radio. Untuk mengekalkan kadar pertukaran maklumat berterusan melalui saluran radio, beberapa kaedah biasanya digunakan untuk meminimumkan perubahan tersebut, iaitu, pelbagai kaedah penghantaran kepelbagaian. Pada masa yang sama, semasa penghantaran paket maklumat, pengguna mungkin tidak selalu melihat turun naik jangka pendek dalam bit rate. Mod rangkaian LTE menganggap, sebagai prinsip asas akses radio, bukan pengurangan, tetapi penggunaan perubahan pesat dalam kualiti saluran radio untuk memastikan penggunaan sumber radio yang paling berkesan tersedia pada setiap masa. Ini dilaksanakan dalam domain kekerapan dan masa melalui teknologi akses radio OFDM.

Peranti rangkaian LTE

Sistem semacam itu, anda boleh faham, hanya memikirkan bagaimana ia dianjurkan. Ia berdasarkan teknologi OFDM biasa, yang menganggap penghantaran data ke atas beberapa subcarrier sempit-band. Penggunaan kedua dalam kombinasi dengan awalan kitaran membolehkan komunikasi berasaskan OFDM stabil kepada variasi parameter saluran radio sementara, dan juga membolehkan praktikal menghapuskan keperluan untuk menggunakan equalizer kompleks di pihak penerima. Keadaan ini sangat berguna untuk organisasi saluran hiliran, kerana dalam hal ini adalah mungkin untuk memudahkan pemprosesan isyarat oleh penerima pada frekuensi utama, yang membolehkan mengurangkan peranti terminal itu sendiri, serta kuasa yang digunakan olehnya. Dan ini menjadi sangat penting apabila menggunakan rangkaian 4G LTE bersama-sama dengan multi-streaming.

Uplink, di mana kuasa yang dipancarkan jauh lebih rendah daripada yang menurun, memerlukan kemasukan mandatori dalam kerja kaedah cekap tenaga untuk menghantar maklumat untuk meningkatkan liputan, mengurangkan penggunaan kuasa peranti penerima, serta kosnya. Penyelidikan yang dilakukan telah menyebabkan kini untuk saluran LTE uplink teknologi frekuensi tunggal penghantaran maklumat dalam bentuk OFDM dengan penyebaran yang bersamaan dengan undang-undang transformasi Fourier diskrit digunakan. Penyelesaian sedemikian membolehkan untuk menyediakan nisbah yang lebih kecil dari paras purata dan maksimum berbanding dengan penggunaan modulasi tradisional, yang membolehkan untuk meningkatkan kecekapan tenaga dan memudahkan pembinaan peranti terminal.

Sumber asas yang digunakan dalam penghantaran maklumat selaras dengan teknologi ODFM boleh ditunjukkan dalam bentuk rangkaian frekuensi masa yang sepadan dengan satu set simbol OFDM dan sub-carrier dalam domain masa dan kekerapan. Mod rangkaian LTE mengandaikan bahawa dua blok sumber digunakan sebagai elemen utama penghantaran data, yang sesuai dengan jalur frekuensi 180 kilohertz dan selang masa satu milisaat. Pelbagai kadar data boleh direalisasikan dengan menggabungkan sumber kekerapan, menetapkan parameter komunikasi, termasuk kadar pengekodan dan pemilihan pesanan modulasi.

Spesifikasi teknikal

Jika kita menganggap rangkaian LTE, apa itu, ia menjadi jelas selepas penjelasan tertentu. Untuk mencapai sasaran tinggi yang ditubuhkan untuk antara muka radio rangkaian sedemikian, para pemaju telah menganjurkan sejumlah mata dan fungsi yang penting. Setiap daripada mereka akan diterangkan dengan terperinci, dengan petunjuk terperinci mengenai kesannya terhadap indikator penting seperti kapasiti rangkaian, kawasan liputan radio, masa tunda dan kadar data.

Fleksibiliti aplikasi spektrum radio

Norma perundangan yang beroperasi di satu atau kawasan geografi yang lain akan mempengaruhi bagaimana komunikasi mudah alih akan dianjurkan. Iaitu, mereka menetapkan spektrum radio, yang diperuntukkan dalam band frekuensi yang berbeza dengan band yang berpasangan atau berpasangan dengan lebar yang berlainan. Fleksibiliti penggunaan adalah salah satu kelebihan yang paling penting dari spektrum radio LTE, yang membolehkannya menggunakannya dalam situasi yang berbeza. Senibina rangkaian LTE membolehkan bukan sahaja untuk beroperasi dalam band frekuensi yang berbeza, tetapi juga untuk menggunakan jalur frekuensi yang mempunyai lebar yang berbeza: dari 1.25 hingga 20 MHz. Di samping itu, sistem sedemikian boleh beroperasi pada band frekuensi yang tidak berpasangan dan berpasangan, yang menyokong dupleks masa dan kekerapan.

Jika kita bercakap mengenai peranti terminal, maka apabila menggunakan band frekuensi berpasangan, peranti boleh beroperasi dalam mod dupleks atau separuh-dupleks. Mod kedua, di mana terminal menerima dan menghantar data pada masa yang berlainan dan pada frekuensi yang berbeza, menarik kerana ia mengurangkan dengan ketara keperluan yang dikenakan ke atas ciri penapis dupleks. Terima kasih kepada ini, adalah mungkin untuk mengurangkan kos peranti terminal. Di samping itu, terdapat peluang untuk memperkenalkan band frekuensi berpasangan dengan pemisahan dupleks yang sedikit. Ternyata rangkaian mudah alih LTE dapat diatur hampir untuk setiap pengedaran spektrum frekuensi.

Satu-satunya masalah dalam pembangunan teknologi akses radio, yang menyediakan penggunaan radiospectrum yang fleksibel, adalah untuk menjadikan peranti komunikasi yang serasi. Untuk tujuan ini teknologi LTE menerapkan struktur bingkai yang sama dalam hal menggunakan band frekuensi lebar yang berbeza dan mod dupleks yang berbeza.

Penghantaran data pelbagai antena

Penggunaan penyiaran berbilang antena dalam sistem komunikasi bergerak memungkinkan untuk memperbaiki ciri-ciri teknikal mereka, serta mengembangkan keupayaan mereka dari segi penyelenggaraan pelanggan. Liputan rangkaian LTE melibatkan penggunaan dua kaedah transmisi multi-antena: jarak dan multithreaded, sebagai kes tertentu yang pembentukan pancaran radio sempit dibedakan. Maklumat jarang boleh dipertimbangkan sebagai kaedah menyamakan tahap isyarat yang datang dari dua antena, yang membolehkan menghapuskan penurunan dalam tahap isyarat yang diterima dari setiap antena secara berasingan.

Anda boleh melihat lebih dekat pada rangkaian LTE: apakah itu dan bagaimana cara menggunakan semua mod yang ditentukan? Transmisi kepelbagaian di sini adalah berdasarkan kaedah pengekodan frekuensi ruang blok data, yang dilengkapi dengan kepelbagaian masa dengan pergeseran frekuensi apabila empat antena digunakan secara serentak. Transmisi kepelbagaian biasanya digunakan pada saluran downlink umum di mana fungsi penjadualan tidak dapat digunakan bergantung pada keadaan saluran komunikasi. Dalam kes ini, penghantaran kepelbagaian boleh digunakan untuk memindahkan data pengguna, misalnya, lalu lintas VoIP. Oleh kerana intensiti yang agak rendah dari lalu lintas tersebut, adalah mustahil untuk membenarkan overhed tambahan yang berkaitan dengan fungsi penghantaran yang disebut tadi. Disebabkan kepelbagaian penghantaran data, adalah mungkin untuk meningkatkan radius sel dan kapasiti rangkaian.

Transmisi multithreaded untuk penghantaran serentak beberapa aliran maklumat ke atas saluran radio tunggal melibatkan penggunaan pelbagai penerima dan menghantar antena yang terletak di peranti terminal dan stesen rangkaian asas masing-masing. Ini dengan ketara meningkatkan kelajuan pemindahan data maksimum. Contohnya, jika peranti terminal dilengkapi dengan empat antena dan kuantiti tersebut tersedia di stesen pangkalan, maka ia agak realistik untuk menghantar empat arus data serentak pada satu saluran radio, yang sebenarnya menjadikan jalur lebarnya empat kali lebih besar.

Sekiranya rangkaian dengan beban kerja kecil atau sel kecil digunakan, maka terima kasih kepada transmisi multithreaded, mungkin untuk mencapai jalur lebar yang cukup tinggi untuk saluran radio, dan juga untuk menggunakan sumber radio dengan cekap. Sekiranya terdapat sel yang besar dan beban intensiti yang tinggi, maka kualiti saluran tidak akan membenarkan penggunaan penghantaran dalam mod multi-aliran. Dalam hal ini, kualiti isyarat dapat ditingkatkan dengan menggunakan beberapa antena transmisi untuk membentuk balok yang sempit untuk penghantaran data dalam satu aliran.

Sekiranya kita menganggap rangkaian LTE - apa yang diberikan kepadanya untuk mencapai kecekapan yang lebih tinggi - maka di sini adalah perlu untuk menyimpulkan bahawa untuk operasi berkualiti tinggi di bawah pelbagai keadaan operasi, teknologi ini melaksanakan transmisi multithread yang menyesuaikan yang membolehkan untuk terus mengawal bilangan aliran yang dihantar secara serentak, menurut perubahan yang sentiasa berubah Nyatakan saluran komunikasi. Dengan keadaan saluran yang baik, sehingga empat aliran data boleh dihantar serentak, yang membolehkan kelajuan transmisi sehingga 300 megabit sesaat dengan jalur lebar 20 megahertz.

Jika keadaan saluran tidak begitu menguntungkan, maka penghantaran dilakukan dengan lebih sedikit benang. Dalam keadaan ini, antena boleh digunakan untuk membentuk corak rasuk sempit, meningkatkan kualiti penerimaan keseluruhan, yang akhirnya membawa kepada peningkatan keupayaan sistem dan pengembangan zon servis. Untuk menyediakan kawasan liputan yang luas atau transmisi data pada kelajuan tinggi, adalah mungkin untuk menghantar satu aliran data dengan balok yang sempit atau menggunakan siaran bersama pada saluran yang dikongsi.

Mekanisme penyesuaian dan penghantaran saluran komunikasi

Prinsip operasi rangkaian LTE menganggap bahawa penghantaran akan difahami sebagai pengedaran di antara pengguna sumber rangkaian untuk penghantaran data. Ia menyediakan penghantaran dinamik dalam saluran menurun dan menaik. Rangkaian LTE di Rusia pada masa ini dikonfigurasikan untuk menyeimbangkan saluran komunikasi dan prestasi keseluruhan keseluruhan sistem.

Antara muka udara LTE mengandaikan pelaksanaan fungsi penghantaran, bergantung kepada keadaan saluran komunikasi. Ia menyediakan pemindahan data pada kelajuan tinggi, yang dicapai melalui penggunaan modulasi pesanan tinggi, pemindahan aliran maklumat tambahan, mengurangkan tahap pengekodan saluran, serta mengurangkan bilangan siaran berulang. Ini melibatkan kekerapan dan sumber masa, yang dicirikan oleh keadaan komunikasi yang agak baik. Ternyata perpindahan apa-apa jumlah data tertentu dilakukan dalam tempoh masa yang lebih singkat.

Rangkaian LTE di Rusia, seperti di negara lain, dibina sedemikian rupa sehingga trafik perkhidmatan yang sibuk menghantar paket dengan muatan kecil pada selang masa yang sama mungkin memerlukan peningkatan jumlah lalu lintas isyarat yang diperlukan untuk penghantaran dinamik. Ia juga boleh melebihi jumlah maklumat yang disiarkan oleh pengguna. Itulah sebabnya ada perkara seperti penghantaran statik rangkaian LTE. Apa ini, ia menjadi jelas, jika anda mengatakan bahawa pengguna diperuntukkan sumber frekuensi radio, bertujuan untuk menghantar sejumlah subframe tertentu.

Terima kasih kepada mekanisme penyesuaian, adalah mungkin untuk "memencet segala yang mungkin" di luar saluran dengan kualiti komunikasi yang dinamik. Ia membolehkan anda memilih skema pengkodan dan modulasi saluran mengikut syarat komunikasi yang dicirikan oleh rangkaian LTE. Apa yang akan menjadi jelas jika anda mengatakan bahawa kerjanya mempengaruhi kelajuan terjemahan data, serta kebarangkalian apa-apa kesilapan dalam saluran.

Kuasa dalam uplink dan peraturannya

Aspek ini merangkumi pengurusan tahap kuasa yang dipancarkan oleh terminal untuk meningkatkan kapasiti rangkaian, meningkatkan kualiti komunikasi, menjadikan kawasan liputan radio lebih besar, mengurangkan penggunaan kuasa. Untuk mencapai matlamat ini, mekanisme kawalan kuasa cenderung untuk memaksimumkan tahap isyarat masuk berguna sementara serentak mengurangkan gangguan radio.

Rangkaian "Beeline" LTE dan pengendali lain menganggap bahawa isyarat dalam uplink tetap ortogonal, iaitu, tidak ada gangguan yang sama antara pengguna satu sel, sekurang-kurangnya, ini berkaitan dengan keadaan komunikasi yang ideal. Tahap gangguan yang dicipta oleh pengguna sel-sel jiran bergantung kepada di mana terminal radiasi terletak, iaitu, bagaimana isyaratnya dapat dicapai dalam perjalanan ke sel. Rangkaian "Megaphone" LTE diatur dengan cara yang sama. Adalah betul untuk mengatakan ini: semakin hampir terminal itu ke sel jiran, semakin tinggi tahap gangguan yang dibuat di dalamnya. Terminal yang terletak pada jarak yang lebih jauh dari sel jiran dapat menghantar isyarat kuasa yang lebih besar berbanding dengan terminal yang dekat dengannya.

Oleh kerana orthogonality isyarat, dalam uplink adalah mungkin untuk menimbulkan isyarat multiplex dari terminal kuasa yang berbeza dalam saluran yang sama pada sel yang sama. Ini bermakna tidak ada keperluan untuk mengimbangi letupan tahap isyarat yang timbul daripada penyebaran gelombang berbilang gelombang, dan mereka boleh digunakan untuk meningkatkan kelajuan terjemahan data menggunakan mekanisme penyesuaian dan penghantaran saluran komunikasi.

Data geganti

Hampir mana-mana sistem komunikasi, dan rangkaian LTE di Ukraine adalah tidak terkecuali, dari semasa ke semasa membuat kesilapan dalam proses memindahkan data, sebagai contoh, disebabkan isyarat pudar, gangguan atau bunyi. Perlindungan ralat disediakan oleh kaedah yang penghantaran semula bahagian-bahagian yang hilang atau rosak maklumat untuk menjadi perlindungan untuk memastikan komunikasi yang berkualiti tinggi. Sumber radio digunakan lebih rasional jika protokol penghantaran semula data dianjurkan cekap. Untuk menggunakan kelajuan tinggi antara muka udara sepenuhnya, teknologi LTE mempunyai dinamik berkesan dua peringkat sistem relay data yang melaksanakan Hybrid ARQ. Ia dicirikan oleh overhed kecil yang diperlukan untuk maklum balas dan data penghantaran semula, ditambah protokol berulang terpilih kebolehpercayaan yang tinggi.

HARQ protokol disediakan peranti maklumat berlebihan menerima, yang memberikan beliau peluang untuk membetulkan apa-apa kesilapan tertentu. Penghantaran semula HARQ protokol membawa kepada pembentukan maklumat tambahan lebihan, yang mungkin diperlukan dalam kes di mana kesilapan tidak penghantaran semula cukup. Penghantaran semula paket yang belum lulus pembetulan HARQ protokol dilakukan dengan menggunakan protokol ARQ itu. rangkaian LTE kepada kerja iPhone itu mengikut prinsip-prinsip di atas.

Penyelesaian ini membolehkan untuk menjamin paket siaran kelewatan minimum dengan overhed yang rendah, dan kebolehpercayaan komunikasi dengan dijamin. HARQ protokol membolehkan untuk mengesan dan membetulkan kebanyakan daripada kesilapan, yang membawa kepada penggunaan yang agak jarang berlaku protokol ARQ, kerana ia dikaitkan dengan overhead yang besar, dan juga dengan peningkatan dalam kependaman paket siaran.

Stesen pangkalan adalah nod akhir, yang menyokong kedua-dua protokol ini, menyediakan hubungan yang rapat tahap kedua-dua protokol. Antara pelbagai kelebihan seni bina ini boleh dipanggil kelajuan yang tinggi untuk menghapuskan kesilapan yang kekal selepas bekerja HARQ, dan jumlah pelarasan maklumat yang dihantar dengan menggunakan protokol ARQ itu.

Antara muka radio LTE mempunyai prestasi tinggi, terima kasih kepada komponen utamanya. Fleksibiliti membolehkan penggunaan antara muka udara radio aktif di mana-mana sumber frekuensi tersedia. teknologi LTE menyediakan beberapa ciri-ciri yang memastikan permohonan yang berkesan persekitaran komunikasi yang pesat berubah. Bergantung kepada keadaan saluran, fungsi penjadualan memberikan pengguna sumber terbaik. Penggunaan teknologi multi-antena mengurangkan isyarat pudar dan dengan mekanisme saluran penyesuaian boleh menggunakan kaedah pengekodan dan modulasi, terjamin dalam keadaan tertentu kualiti komunikasi yang optimum.