3GPP-konsortio hyväksyi äskettäin LTE-verkon. Tällaista ilmarajapintaa käyttämällä on mahdollista saada verkko, jonka suorituskyky on ennennäkemätön maksimitiedonsiirtonopeuden, pakettien välitysviiveen ja spektritehokkuuden suhteen. Kirjoittajien mukaan LTE-verkon käynnistäminen mahdollistaa radiospektrin joustavamman käytön, moniantennitekniikan, kanavasovituksen, aikataulutusmekanismit, tiedon uudelleenlähetyksen organisoinnin ja tehonsäädön.
Taustatarina
Mobiililaajakaista, joka perustuu nopeaan HSPA-pakettidatatekniikkaan, on jo hyväksytty laaj alti matkapuhelinverkon käyttäjien keskuudessa. Niiden palvelua on kuitenkin tarpeen parantaa edelleen esimerkiksi tiedonsiirtonopeuden lisäämisellä, viiveajan minimoimalla sekä verkon kokonaiskapasiteetin lisäämisellä, koska käyttäjien vaatimuksettällaisen viestinnän palvelut lisääntyvät jatkuvasti. Tätä tarkoitusta varten 3GPP-konsortio teki HSPA Evolution- ja LTE-radiorajapintojen määrittelyn.
Tärkeimmät erot aikaisempiin versioihin
LTE-verkko eroaa aiemmin kehitetystä 3G-järjestelmästä parannetuilla teknisillä ominaisuuksilla, mukaan lukien maksimitiedonsiirtonopeus yli 300 megabittiä sekunnissa, pakettien välitysviive ei ylitä 10 millisekuntia ja spektritehokkuus on noussut paljon korkeampi. LTE-verkkojen rakentaminen voidaan toteuttaa sekä uusilla taajuuskaistoilla että olemassa olevilla operaattoreilla.
Tämä radioliitäntä on sijoitettu ratkaisuksi, johon operaattorit siirtyvät vähitellen nykyisistä standardijärjestelmistä, joita ovat 3GPP ja 3GPP2. Ja tämän rajapinnan kehittäminen on melko tärkeä vaihe matkalla IMT-Advanced 4G-verkkostandardin eli uuden sukupolven muodostumiseen. Itse asiassa LTE-spesifikaatio sisältää jo suurimman osan ominaisuuksista, jotka oli alun perin tarkoitettu 4G-järjestelmille.
Radiorajapinnan organisointiperiaate
Radiokommunikaatiolle on ominaista se, että radiokanavan laatu ei ole vakio ajallisesti ja tilassa, vaan riippuu taajuudesta. Tässä on sanottava, että viestintäparametrit muuttuvat suhteellisen nopeasti radioa altojen monitie-etenemisen seurauksena. Tiedonvaihdon vakionopeuden ylläpitämiseksi radiokanavalla käytetään yleensä useita minimointimenetelmiäsamanlaisia muutoksia, nimittäin erilaisia lähetysdiversiteettimenetelmiä. Samanaikaisesti käyttäjät eivät voi aina tietopakettien lähetyksen aikana havaita lyhytaikaisia vaihteluita bittinopeudessa. LTE-verkkomoodi olettaa radiopääsyn perusperiaatteena, ettei radiokanavan laatua vähennetä, vaan toteutetaan nopeita muutoksia, jotta kulloinkin käytettävissä olevien radioresurssien käyttö voidaan varmistaa mahdollisimman tehokkaasti. Tämä on toteutettu taajuus- ja aika-alueilla OFDM-radioliityntätekniikan avulla.
LTE-verkkolaite
Millainen järjestelmä se on, voidaan ymmärtää vain ymmärtämällä, miten se on järjestetty. Se perustuu tavanomaiseen OFDM-tekniikkaan, joka sisältää tiedon siirron useiden kapeakaistaisten apukantoa altojen kautta. Jälkimmäisen käyttö yhdessä syklisen etuliitteen kanssa mahdollistaa OFDM-pohjaisen viestinnän tekemisen kestämään radiokanavaparametrien aikahajoja ja mahdollistaa myös käytännössä eliminoida monimutkaisten taajuuskorjainten tarpeen vastaanottopuolella. Tämä seikka osoittautuu erittäin hyödylliseksi alaslinkin järjestämisessä, koska tässä tapauksessa on mahdollista yksinkertaistaa vastaanottimen signaalien käsittelyä päätaajuudella, mikä mahdollistaa myös itse päätelaitteen kustannusten alentamisen. sen kuluttamana tehona. Tämä on erityisen tärkeää käytettäessä 4G LTE -verkkoa yhdessä monisuoratoiston kanssa.
Nouseva linkki, jossa säteilyteho on huomattavasti pienempi kuin alaslinkillä, vaatii pakollisen sisällyttämisen työhönenergiatehokas tiedonsiirtomenetelmä peittoalueen laajentamiseksi, vastaanottavan laitteen virrankulutuksen vähentämiseksi sekä kustannuksiksi. Tehdyt tutkimukset ovat johtaneet siihen, että nyt nousevan siirtotien LTE:ssä käytetään yksitaajuista teknologiaa tiedon lähettämiseen OFDM-muodossa diskreetin Fourier-muunnoslain mukaisella hajotuksella. Tämä ratkaisu tarjoaa pienemmän keskimääräisen ja maksimitehotason suhteen perinteiseen modulaatioon verrattuna, mikä parantaa energiatehokkuutta ja yksinkertaistaa päätelaitteiden suunnittelua.
ODFM-tekniikan mukaisessa tiedonsiirrossa käytetty perusresurssi voidaan esittää aika-taajuusverkkona, joka vastaa OFDM-symbolijoukkoa sekä apukantoa altoja aika- ja taajuusalueissa. LTE-verkkotila olettaa, että tiedonsiirron pääelementtinä käytetään tässä kahta resurssilohkoa, jotka vastaavat 180 kilohertsin taajuuskaistaa ja yhden millisekunnin aikaväliä. Laaja valikoima datanopeuksia voidaan toteuttaa yhdistämällä taajuusresursseja, asettamalla viestintäparametreja, mukaan lukien koodinopeus ja modulaatiojärjestyksen valinta.
Tekniset tiedot
Jos tarkastelemme LTE-verkkoja, mikä se on, selviää tiettyjen selitysten jälkeen. Saavuttaakseen tällaisen verkon radiorajapinnalle asetetut korkeat tavoitteet sen kehittäjät järjestivät useita melko tärkeitähetket ja toimivuus. Jokainen niistä kuvataan alla yksityiskohtaisten tietojen kanssa siitä, kuinka ne vaikuttavat tärkeisiin indikaattoreihin, kuten verkon kapasiteettiin, radiopeittoon, viiveaikaan ja tiedonsiirtonopeuteen.
Radiospektrin käytön joustavuus
Lainsäädäntönormit, jotka toimivat tietyllä maantieteellisellä alueella, vaikuttavat siihen, miten matkaviestintä järjestetään. Toisin sanoen ne määräävät radiospektrin, joka on allokoitu eri taajuusalueille parittomilla tai parittaisilla eri leveyksillä. Käytön joustavuus on yksi LTE-radiospektrin tärkeimmistä eduista, mikä mahdollistaa sen käytön erilaisissa tilanteissa. LTE-verkon arkkitehtuuri mahdollistaa paitsi työskentelyn eri taajuuskaistoilla, myös erileveyksien taajuuskaistojen käytön: 1,25 - 20 megahertsiä. Lisäksi tällainen järjestelmä voi toimia parittomilla ja parittomilla taajuuskaistoilla, jotka tukevat aika- ja taajuusdupleksia, vastaavasti.
Jos puhumme päätelaitteista, niin parittaisia taajuuskaistoja käytettäessä laite voi toimia full duplex- tai half duplex -tilassa. Toinen tila, jossa päätelaite vastaanottaa ja lähettää dataa eri aikoina ja eri taajuuksilla, on houkutteleva siinä mielessä, että se vähentää merkittävästi duplex-suodattimen ominaisuuksien vaatimuksia. Tämän ansiosta on mahdollista alentaa päätelaitteiden kustannuksia. Lisäksi on mahdollista ottaa käyttöön paritaajuuskaistoja pienillä duplex-välillä. Osoittautuu, että verkotLTE-matkaviestintä voidaan järjestää lähes mihin tahansa taajuusspektrin jakaumaan.
Ainoa haaste kehitettäessä radiopääsyteknologiaa, joka mahdollistaa radiotaajuuksien joustavan käytön, on saada viestintälaitteet yhteensopiviin. Tätä tarkoitusta varten LTE-tekniikka toteuttaa identtisen kehysrakenteen käytettäessä eri leveyksiä ja erilaisia duplex-muotoja.
Moniantenni tiedonsiirto
Moniantennilähetyksen käyttö matkaviestinjärjestelmissä mahdollistaa niiden teknisten ominaisuuksien parantamisen sekä tilaajapalvelun ominaisuuksien laajentamisen. LTE-verkon peitossa käytetään kahta moniantennilähetysmenetelmää: diversiteettiä ja monivirtausta, joiden erikoistapauksena on kapea radiokeilan muodostus. Monimuotoisuutta voidaan ajatella keinona tasata kahdesta antennista tulevan signaalin tasoa, mikä mahdollistaa syvän häipymisen kumm altakin antennilta erikseen vastaanotettujen signaalien tasossa.
Katsotaanpa LTE-verkkoa tarkemmin: mikä se on ja miten se käyttää kaikkia näitä tiloja? Lähetysdiversiteetti perustuu tässä datalohkojen avaruustaajuuskoodaukseen, jota täydentää aikadiversiteetti taajuussiirtymällä käytettäessä neljää antennia samanaikaisesti. Diversiteettiä käytetään tyypillisesti yleisillä alaslinkeillä, joissa aikataulutustoimintoa ei voida käyttää linkin tilasta riippuen. JossaTransfer Diviteetin avulla voidaan lähettää käyttäjätietoja, kuten VoIP-liikennettä. Tällaisen liikenteen suhteellisen alhaisesta intensiteetistä johtuen edellä mainittuun aikataulutustoimintoon liittyvää ylimääräistä yleiskustannuksia ei voida perustella. Tietojen monimuotoisuuden avulla on mahdollista kasvattaa solujen sädettä ja verkon kapasiteettia.
Monivirtalähetys useiden tietovirtojen samanaikaiseen siirtämiseen yhdellä radiokanavalla edellyttää useiden päätelaitteessa ja vastaavasti tukiverkkoasemassa olevien vastaanotto- ja lähetysantennien käyttöä. Tämä lisää merkittävästi tiedonsiirron maksiminopeutta. Esimerkiksi jos päätelaite on varustettu neljällä antennilla ja tällainen määrä on saatavilla tukiasemalla, niin on täysin mahdollista lähettää samanaikaisesti jopa neljä datavirtaa yhden radiokanavan yli, mikä mahdollistaa sen suorituskyvyn nelinkertaistamisen..
Jos käytät verkkoa, jossa on pieni työmäärä tai pieniä soluja, niin monisuoratoiston ansiosta voit saavuttaa riittävän korkean radiokanavien läpimenon ja käyttää radioresursseja tehokkaasti. Jos solut ovat suuria ja kuormitus on korkea, kanavan laatu ei salli monivirtalähetystä. Tässä tapauksessa signaalin laatua voidaan parantaa käyttämällä useita lähetysantenneja muodostamaan kapea keila datan lähettämiseksi yhdessä virrassa.
Jos ajattelemmeLTE-verkko - mitä tämä antaa sille paremman tehokkuuden saavuttamiseksi - sitten on syytä päätellä, että korkealaatuiseen työhön erilaisissa käyttöolosuhteissa tämä tekniikka toteuttaa mukautuvan monivirtalähetyksen, jonka avulla voit jatkuvasti säätää samanaikaisesti lähetettyjen virtojen määrää, jatkuvasti vaihtuvien kanavatilayhteyksien mukaisesti. Hyvillä linkkiolosuhteilla jopa neljää datavirtaa voidaan lähettää samanaikaisesti, jolloin siirtonopeus on jopa 300 megabittiä sekunnissa 20 megahertsin kaistanleveydellä.
Jos kanavan olosuhteet eivät ole niin suotuisat, lähetys tapahtuu harvemmalla streamilla. Tässä tilanteessa antenneilla voidaan muodostaa kapea keila, mikä parantaa yleistä vastaanoton laatua, mikä viime kädessä johtaa järjestelmän kapasiteetin kasvuun ja palvelualueen laajentamiseen. Jos haluat tarjota laajoja radiopeittoalueita tai tiedonsiirtoa suurella nopeudella, voit lähettää yhden datavirran kapealla säteellä tai käyttää datadiversiteettiä yleisillä kanavilla.
Mekanismi viestintäkanavan mukauttamiseen ja lähettämiseen
LTE-verkkojen toimintaperiaate edellyttää, että ajoitus tarkoittaa verkkoresurssien jakamista käyttäjien kesken tiedonsiirtoa varten. Tämä mahdollistaa dynaamisen ajoituksen alavirran ja ylävirran kanavilla. LTE-verkot Venäjällä on tällä hetkellä konfiguroitu siten, että viestintäkanavat ja kokonaisuus on tasapainossajärjestelmän yleinen suorituskyky.
LTE-radioliitäntä olettaa ajoitustoiminnon toteutuksen viestintäkanavan tilasta riippuen. Se tarjoaa tiedonsiirron suurilla nopeuksilla, mikä saavutetaan käyttämällä korkealuokkaista modulaatiota, siirtämällä lisätietovirtoja, vähentämällä kanavakoodausastetta ja vähentämällä uudelleenlähetysten määrää. Tätä varten käytetään taajuus- ja aikaresursseja, joille on ominaista suhteellisen hyvät viestintäolosuhteet. Osoittautuu, että minkä tahansa tietomäärän siirto tapahtuu lyhyemmässä ajassa.
LTE-verkot Venäjällä, kuten muissakin maissa, on rakennettu siten, että niiden palveluiden liikenne, jotka välittävät edelleen pieni hyötykuorma paketteja samojen aikavälien jälkeen, voivat edellyttää signalointiliikenteen lisäämistä. jota tarvitaan dynaamiseen ajoitukseen. Se voi jopa ylittää käyttäjän lähettämän tiedon määrän. Siksi on olemassa sellainen asia kuin LTE-verkon staattinen ajoitus. Mitä tämä on, käy selväksi, jos sanomme, että käyttäjälle on varattu RF-resurssi, joka on suunniteltu lähettämään tietty määrä alikehyksiä.
Sovitusmekanismien ansiosta on mahdollista "puristaa kaikki mahdollinen" kanavasta dynaamisen linkin laadulla. Sen avulla voit valita kanavakoodaus- ja modulaatiomallin LTE-verkkojen luontaisten viestintäolosuhteiden mukaisesti. Mitä tämä on, tulee selväksi, jos sanomme, että hänen työnsä vaikuttaatiedonsiirron nopeudesta sekä kanavan mahdollisten virheiden todennäköisyydestä.
Uplink-virta ja -säätö
Tämä näkökohta koskee päätelaitteiden lähettämän tehotason hallintaa verkon kapasiteetin lisäämiseksi, viestinnän laadun parantamiseksi, radiopeittoalueen laajentamiseksi ja virrankulutuksen vähentämiseksi. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi tehonsäätömekanismit pyrkivät maksimoimaan hyödyllisen saapuvan signaalin tason ja vähentämään radiohäiriöitä.
Beelinen ja muiden operaattoreiden LTE-verkot olettavat, että uplink-signaalit pysyvät ortogonaalisina, eli saman solun käyttäjien välillä ei pitäisi olla keskinäisiä radiohäiriöitä, ainakaan ihanteellisissa viestintäolosuhteissa. Naapurisolujen käyttäjien luoma häiriötaso riippuu siitä, missä lähettävä pääte sijaitsee, eli kuinka sen signaali vaimenee matkalla soluun. Megafon LTE -verkko on järjestetty täsmälleen samalla tavalla. Olisi oikein sanoa näin: mitä lähempänä pääte on naapurisolua, sitä korkeampi on sen häiriötaso, jonka se aiheuttaa. Päätteet, jotka ovat kauempana naapurisolusta, pystyvät lähettämään voimakkaampia signaaleja kuin päätteet, jotka ovat sen lähellä.
Signaalien ortogonaalisuudesta johtuen nouseva linkki voi multipleksoida signaaleja eri vahvuuksista yhteen kanavaan samassa solussa. Tämä tarkoittaa, että signaalin tason piikkejä ei tarvitse kompensoida,jotka syntyvät radioa altojen monitie-etenemisen vuoksi, ja voit käyttää niitä tiedonsiirron nopeuden lisäämiseen viestintäkanavien mukauttamis- ja ajoitusmekanismeja käyttämällä.
Datareleet
Melkein kaikki viestintäjärjestelmät ja LTE-verkot Ukrainassa eivät ole poikkeus, tekevät ajoittain virheitä tiedonsiirtoprosessissa esimerkiksi signaalin häipymisen, häiriöiden tai kohinan vuoksi. Virheiltä suojataan menetetyt tai vioittuneet tiedot uudelleenlähetysmenetelmillä, jotka on suunniteltu varmistamaan korkealaatuinen viestintä. Radioresurssia käytetään paljon järkevämmin, jos tiedonvälitysprotokolla on organisoitu tehokkaasti. Jotta nopeasta ilmarajapinnasta saadaan kaikki irti, LTE-teknologiassa on dynaamisesti tehokas kaksikerroksinen tiedonvälitysjärjestelmä, joka toteuttaa hybridi-ARQ:n. Siinä on alhaiset lisäkustannukset, joita tarvitaan palautteen antamiseen ja tietojen uudelleenlähettämiseen sekä erittäin luotettava valikoiva uudelleenyritysprotokolla.
HARQ-protokolla tarjoaa vastaanottavalle laitteelle redundantteja tietoja, joiden avulla se voi korjata mahdolliset virheet. Uudelleenlähetys HARQ-protokollan kautta johtaa ylimääräisen tiedon redundanssin muodostumiseen, mikä saattaa olla tarpeen, kun uudelleenlähetys ei riittänyt virheiden poistamiseen. Pakettien uudelleenlähetys, joita ei ole korjattu HARQ-protokollalla, suoritetaan käyttämälläkäyttämällä ARQ-protokollaa. LTE-verkot iPhonessa toimivat yllä olevien periaatteiden mukaisesti.
Tämän ratkaisun avulla voit taata pakettien käännösten minimiviiveen alhaisella ylikuormituksella, samalla kun viestinnän luotettavuus on taattu. HARQ-protokollan avulla voit havaita ja korjata suurimman osan virheistä, mikä johtaa melko harvoin ARQ-protokollan käyttöön, koska tähän liittyy huomattavaa ylimääräistä kustannuksia sekä viiveen pidentymistä paketin kääntämisen aikana.
Tukiasema on päätesolmu, joka tukee molempia näitä protokollia ja tarjoaa tiiviin linkin näiden kahden protokollan kerrosten välille. Tällaisen arkkitehtuurin eri etujen joukossa ovat HARQ:n toiminnan jälkeen jääneiden virheiden nopea eliminointinopeus sekä säädettävä ARQ-protokollalla siirrettävän tiedon määrä.
LTE-radioliitännällä on korkea suorituskyky sen pääkomponenttien ansiosta. Radiospektrin käytön joustavuus mahdollistaa tämän radiorajapinnan käytön minkä tahansa käytettävissä olevan taajuusresurssin kanssa. LTE-tekniikka tarjoaa joukon ominaisuuksia, jotka mahdollistavat nopeasti muuttuvien viestintäolosuhteiden tehokkaan käytön. Linkin tilasta riippuen ajoitustoiminto antaa käyttäjille parhaat resurssit. Moniantennitekniikoiden käyttö vähentää signaalin häipymistä, ja kanavasovitusmekanismien avulla on mahdollista käyttää koodaus- ja signaalimodulaatiomenetelmiä, jotka takaavat optimaalisen viestinnän laadun tietyissä olosuhteissa.
