LTE omrežja - kaj je to? Način, struktura in delovanje omrežja LTE

Omrežje LTE je nedavno odobril konzorcij 3GPP. Z uporabo takšnega radijskega vmesnika je mogoče dobiti omrežje z brezstopenjskimi operativnimi parametri glede na največjo hitrost prenosa podatkov, čas zamude pri posredovanju paketov in spektralno učinkovitost. Avtorji pravijo, da zagon omrežja LTE omogoča prožnejšo uporabo radiofrekvenčnega spektra, tehnologijo več antene, prilagajanje kanala, mehanizme odpošiljanja, organizacijo retransmisije podatkov in nadzor moči.

Prazgodovina

Mobilni širokopasovni dostop, ki temelji na tehnologiji prenosa podatkovnih paketov pri visoki hitrosti v skladu s standardom HSPA, je že postala splošno priznana s strani uporabnikov mobilnih omrežij. Vendar pa je treba še naprej izboljševati svoje storitve, na primer s povečanjem hitrosti prenosa podatkov, z zmanjševanjem časovne zamude in s povečanjem skupne zmogljivosti omrežja, saj se zahteve uporabnikov za storitve takšne komunikacije nenehno povečujejo. Ob upoštevanju tega je bilo izdelano specifikacijo radijskih vmesnikov HSPA Evolution in LTE s strani konzorcija 3GPP.

Glavne razlike iz prejšnjih različic

LTE standardni omrežje razlikuje od prej razvite 3G sistem izboljšanimi lastnostmi, vključno z največjo hitrostjo, pri kateri prenos podatkov - več kot 300 megabitov na sekundo prenosa paketov zakasnitvijo ne bo presegla 10 milisekund in spektralna učinkovitost je veliko večja. Gradnja omrežij LTE se lahko izvaja tako v novih frekvenčnih pasovih, kot tudi pri operaterjih, ki so že na voljo.

Ta radijski vmesnik je postavljen kot rešitev, na katero se bodo operaterji postopoma premaknili iz trenutno veljavnih standardnih sistemov, to je 3GPP in 3GPP2. Razvoj tega vmesnika - to je zelo pomemben korak k oblikovanju standardnih omrežij IMT-Napredno 4G, da je nova generacija. Dejansko specifikacija LTE že vsebuje večino funkcij, ki so bile prvotno namenjene za sisteme 4G.

Načelo organizacije radijskih vmesnikov

Radijska komunikacija ima značilno lastnost, to je, da radijski kanal za kakovost ni konstanten v času in prostoru, temveč je odvisen od frekvence. Tukaj je treba reči, da se komunikacijski parametri relativno hitro spreminjajo kot posledica razširjanja radiofrekvenčnega valovanja večkrat. Da bi ohranili konstantno hitrost izmenjave informacij na radijsko postajo, navadno uporabljajo številne načine za zmanjšanje teh sprememb, in sicer - različne tehnike oddajno raznolikosti. Hkrati pa med prenosom informacijskih paketov uporabniki morda ne bodo vedno opazili kratkoročnih nihanj v bitni hitrosti. Način omrežja LTE prevzame kot splošno načelo ne zmanjša radijski dostop in uporabo hitrih sprememb v kakovosti radijskega kanala z namenom, da bi povečali učinkovito uporabo radijskih sredstev, ki so na voljo v vsaki časovni točki. To se izvaja v frekvenčnih in časovnih domenah prek tehnologije OFDM radio dostopa.

Omrežna naprava LTE

Kakšen sistem je, lahko razumete, le ugotovite, kako je organiziran. Temelji na običajni tehnologiji OFDM, ki jo predpostavlja prenos podatkov na več ozkopasovnih podnosilcih. Uporaba slednje v kombinaciji s ciklično predpono omogoča, da komunikacija na osnovi OFDM temelji na časovnih odstopanjih parametrov radijskega kanala in prav tako omogoča praktično odpravo potrebe po uporabi kompleksnih ekvilajzerjev na sprejemni strani. Ta okoliščina se izkaže za zelo koristno za organizacijo nadaljnjega kanala, saj je v tem primeru mogoče poenostaviti obdelavo signalov s sprejemnikom na glavni frekvenci, kar omogoča zmanjšanje stroškov same terminalske naprave in moči, ki jo porabi. In to postane še posebej pomembno pri uporabi 4G LTE omrežja skupaj z multi-streaming.

Navzgornjem kanalu, kjer je sevalna moč bistveno nižja kot v navzdolnji zahteva obvezno vključitev v informacijski operacija metodo prenosnega energetsko učinkovito za povečanje zmanjšanje v dosegu poraba energije sprejemnik, pa tudi stroške. Preiskave so povzročile, da je sedaj za uplink kanala LTE uporablja podatke za enotno pogostost tehnologije oddaja v obliki OFDM z disperzijo ustreza diskretni zakonom Fourierova transformacija. Taka rešitev omogoča minimalno razmerje med povprečno in največjo močjo v primerjavi s tradicionalnim modulacije, ki lahko izboljša učinkovitost in poenostavi gradnjo terminalske opreme.

Osnovni vir, uporabljen pri prenosu informacij v skladu z ODFM tehnologijo, se lahko dokaže v obliki časovno-frekvenčnega omrežja, ki ustreza nizu OFDM simbolov in pod-nosilcev v časovnih in frekvenčnih domenah. Način omrežja LTE predpostavlja, da sta kot glavni element prenosa podatkov uporabljeni dve resursni bloki, ki ustrezata frekvenčnemu pasu 180 kHz in časovnem intervalu ene milisekunde. Široko paleto podatkovnih hitrosti je mogoče uresničiti s kombiniranjem frekvenčnih virov, nastavljanjem komunikacijskih parametrov, vključno s stopnjo kodiranja in izbiro vrste modulacije.

Tehnične specifikacije

Če upoštevamo LTE omrežja, kaj je, postane jasno po določenih razlagah. Da bi dosegli visoke cilje, ki so določeni za radijski vmesnik takšnega omrežja, so razvijalci organizirali številne zelo pomembne točke in funkcionalnosti. Nato bomo opisali, od katerih so podrobno navedbo njihovega vpliva na tako pomembnih dejavnikov, kot so zmogljivosti v dosegu omrežja, časovni zamik in hitrosti prenosa podatkov.

Prožnost uporabe radijskega spektra

Zakonodajne norme, ki delujejo v eni ali drugi geografski regiji, vplivajo na to, kako bo organizirana mobilna komunikacija. To pomeni, da predpišejo radijski spekter, razporejene v različnih frekvenčnih pasovih z nepoškodovanimi ali parnimi pasovi različnih širin. Fleksibilnost uporabe je ena najpomembnejših prednosti radiofrekvenčnega spektra LTE, ki omogoča uporabo v različnih situacijah. Arhitektura omrežja LTE omogoča ne samo delo v različnih frekvenčnih pasovih, ampak tudi uporabo frekvenčnih pasov z različnimi širinami: od 1,25 do 20 MHz. Poleg tega lahko tak sistem deluje v nepoštenih in seznanjenih frekvenčnih pasovih, ki podpirajo časovni in frekvenčni dupleks.

Če govorimo o terminalskih napravah, potem lahko pri uporabi uparjenih frekvenčnih pasov naprava deluje v načinu dvostranskega ali polovičnega dupleksa. Drugi način, ki se izvaja s terminala prenos in sprejem podatkov pri različnih časih in pri različnih frekvencah je zanimiva, saj v bistvu zmanjša zahteve na značilnosti razstavljena dupleksno filter. Zahvaljujoč temu je mogoče zmanjšati stroške terminalskih naprav. Poleg tega obstaja možnost za uvedbo sparjenih frekvenčnih pasov z rahlim duplex ločevanjem. Izkazalo se je, da se lahko mobilna komunikacijska omrežja LTE organizirajo skoraj za vsako distribucijo frekvenčnega spektra.

Edini problem pri razvoju tehnologije radijskega dostopa, ki omogoča prožno uporabo radiospektraja, je združljivost komunikacijskih naprav. V ta namen LTE tehnologija izvaja enako okvirno strukturo v primeru uporabe frekvenčnih pasov različnih širin in različnih načinov dupleksa.

Prenos več antene

Uporaba radijskih postaj z več anteni v mobilnih komunikacijskih sistemih omogoča izboljšanje njihovih tehničnih lastnosti in razširitev njihovih zmogljivosti v smislu naročniškega vzdrževanja. Zajetje omrežja LTE vključuje uporabo dveh metod prenosa več antene: razmaknjenih in večnitnih, kot posebnega primera, v katerem se razlikuje oblikovanje ozkega radijskega žarka. Raznolikost informacij je mogoče obravnavati kot metodo za izravnavo nivoja signala, ki prihaja iz dveh anten, kar omogoča, da se izločijo globoki izlivi v nivoju signalov, ki jih sprejemajo od vsake antene posebej.

Podrobno je mogoče upoštevati omrežje LTE: kaj je to in kako uporablja vse navedene načine? Metoda prenosa raznolikost se opirajo na prostorske frekvence kodiranje podatkovnih blokov, ki je dopolnjena s časom raznolikosti na frekvenčnem premik pri uporabi štirih anten hkrati. Prenos raznolikosti se ponavadi uporablja za običajne kanale spuščanja, pri katerih ni mogoče uporabiti odpremne funkcije, odvisno od stanja, v katerem je komunikacijski kanal. V tem primeru se prenos podatkov raznolikosti lahko uporabi za prenos uporabniških podatkov, na primer prometa VoIP. Zaradi sorazmerno nizke intenzivnosti takšnega prometa ni mogoče upravičiti dodatnih stroškov, ki so povezani s prej omenjeno razpošiljalno funkcijo. Zaradi raznolikosti prenosa podatkov je možno povečati celični polmer in zmogljivost omrežja.

Večnitni prenos za hkratni prenos več informacijskih tokov preko enega samega radijskega kanala vključuje uporabo več sprejemnih in oddajnih anten, ki se nahajajo v terminalski napravi in ​​postaji baznega omrežja. To znatno poveča največjo hitrost prenosa podatkov. Na primer, če je terminalna naprava opremljena s štirimi anteni in je takšna količina na voljo na osnovni enoti, je realno, da se na enem radijskem kanalu istočasno prenese do štiri podatkovne tokove, kar dejansko omogoča, da je njegova pasovna širina štirikrat večja.

Če uporabljamo omrežje z majhno delovno obremenitvijo ali majhnimi celicami, lahko s pomočjo večnitnega prenosa dosežemo dovolj visoko prepustnost za radijske kanale in učinkovito uporabo radijskih virov. Če so velike celice in velika obremenitev, potem kakovost kanala ne dovoljuje uporabe prenosa v večstranskem načinu. V tem primeru se kakovost signala lahko izboljša z uporabo več oddajnih anten, ki tvorijo ozek žarek za prenos podatkov v enem toku.

Če menimo, da je LTE omrežja - daje njo bi dosegli večjo učinkovitost - potem je vredno, da sklepamo, da je za kakovostno delo v različnih pogojih delovanja, je ta tehnologija izvaja prilagodljivo prenos več toka, ki vam omogoča, da nenehno prilagajati število tokov prenašajo sočasno, v skladu z vedno spreminjajoče stanje komunikacijskega kanala. S se dobro stanje kanala lahko izvede hkrati posredovati do štiri podatkovne tokove, ki lahko dosežejo hitrosti prenosa do 300 megabitov na sekundo v širino frekvenčnega pasu 20 MHz.

Če stanje kanala ni tako ugodno, se prenos izvaja v manj nitih. V tem položaju se lahko antene tvorijo z ozkim vzorcem, kar poveča splošno kakovost sprejema, kar v končni fazi vodi do povečanja zmogljivosti sistema in širitve servisiranega območja. Za zagotovitev obsežne radijske pokritosti ali prenosa podatkov pri visoki hitrosti je mogoče prenesti en pretok podatkov z ozkim žarkom ali za uporabo skupnih kanalov na skupnem kanalu.

Mehanizem prilagajanja in odpošiljanja komunikacijskega kanala

Načelo delovanja omrežij LTE predpostavlja, da bo pošiljanje razumljeno kot porazdelitev med uporabniki omrežnih virov za prenos podatkov. Zagotavlja dinamično razpošiljanje v padajočih in naraščajočih kanalih. LTE omrežja v Rusiji so trenutno nastavljene tako, da uravnavajo komunikacijske kanale in celotno učinkovitost celotnega sistema.

Leteči vmesnik LTE prevzame izvajanje funkcije odpreme, odvisno od stanja komunikacijskega kanala. Zagotavlja prenos podatkov pri visokih hitrostih, kar se doseže z uporabo modulacije visoke reda, prenosa dodatnih informacijskih tokov, zmanjšanja stopnje kodiranja kanalov in zmanjšanja števila ponovljenih oddaj. Za to so vključeni frekvenčni in časovni viri, za katere so značilni razmeroma dobri komunikacijski pogoji. Izkazalo se je, da se prenos katere koli določene količine podatkov opravi v krajšem časovnem obdobju.

LTE omrežja v Rusiji, tako kot v drugih državah, so izdelani tako, da so storitve v prometu, ki so zasedeni s posredovanjem pakete z majhnimi tovor po enakih časovnih intervalih, lahko povzroči potrebo po povečanju obsega signalizacijo prometa, ki je potrebna za dinamično načrtovanje. Lahko celo presega količino informacij, ki jih odda uporabnik. Zato obstaja taka stvar kot statična odprema omrežja LTE. Kaj je to, postane jasno, če rečete, da je uporabniku dodeljen radiofrekvenčni vir, ki je zasnovan za prenos določenega števila podokno.

Zahvaljujoč mehanizmom prilagajanja je mogoče iz kanala "stisniti vse, kar je mogoče" z dinamično kakovostjo komunikacije. Omogoča izbiro načina kodiranja in modulacije kanalov v skladu s pogoji komunikacije, ki jih označujejo omrežja LTE. Kaj bo postalo jasno, če bi rekli, da njegovo delo vpliva na hitrost prenosa podatkov, pa tudi verjetnost napak v kanalu.

Moč v uplink in njegova regulacija

Ta vidik se nanaša na upravljanje nivoja moči, ki ga oddajajo terminali, za povečanje zmogljivosti omrežja, izboljšanje kakovosti komunikacije, povečanje obsega pokritosti z radijskim območjem, zmanjšanje porabe energije. Da bi dosegli te cilje, mehanizmi regulacije moči nagibajo k maksimiziranju nivoja uporabnega vhodnega signala, hkrati pa zmanjšujejo radijske motnje.

LTE omrežje "Najkrajša pot« in druge izjave kažejo, da so signali v uplink pravokotno, da je med uporabniki v isti celici ne sme biti medsebojne motnje, vsaj to velja za idealni pogoji za komuniciranje. Raven motenj, ki jo ustvarjajo uporabniki sosednjih celic, je odvisna od tega, kje se nahaja sevalni terminal, to je, kako se njegov signal zmanjša na poti do celice. Omrežje LTE "Megaphone" je urejeno na popolnoma enak način. To bo res pravilno povedati: če je bližje terminalu s sosednjo celico, večja je raven motenj, ki jo ustvari v njem. Terminali, ki se nahajajo na večji razdalji od sosednje celice, lahko prenašajo signale večje moči v primerjavi s priključki, ki so v neposredni bližini.

Zaradi ortogonalnosti signalov je v vzporedni povezavi možno multipleksirati signale iz terminalov druge moči v istem kanalu v isti celici. To pomeni, da ni nobene potrebe, da se nadomestilo za signalne poruši, ki nastanejo zaradi širjenja po več radijskih valov, in jih je mogoče uporabiti za povečanje hitrosti oddajanja podatkov z uporabo mehanizmov prilagajanja in urnika za komunikacijske kanale.

Relejni podatki

Skoraj vsak komunikacijski sistem in LTE omrežja v Ukrajini niso nobena izjema, občasno naredijo napake v procesu prenosa podatkov, na primer zaradi zmanjšanja signala, hrupa ali hrupa. Zaščita napak je zagotovljena z metodami ponovnega prenosa izgubljenih ali izkrivljenih informacij, namenjenih zagotavljanju kakovostnih komunikacij. Radijski vir se uporablja bolj racionalno, če je protokol podatkovnega releja učinkovito organiziran. Za čim večjo uporabo hitrega zračnega vmesnika ima tehnologija LTE dinamično učinkovit dvostopenjski podatkovni relejni sistem, ki izvaja Hybrid ARQ. Zanj je značilno majhno režijo, potrebno za zagotavljanje povratnih informacij in ponovno pošiljanje podatkov, dopolnjeno s protokolom selektivne ponovitve visoke stopnje zanesljivosti.

Protokol HARQ zagotavlja prejemni napravi odvečne informacije, ki mu omogočajo, da popravi morebitne posebne napake. Prenos HARQ povzroči nastanek dodatne redundance informacij, kar se lahko zahteva, če zadostna retransmisija zadostuje za odpravo napak. Prenašanje paketov, ki jih protokol HARQ ni popravil, se izvaja s pomočjo protokola ARQ. LTE omrežja na iPhonu delujejo v skladu z zgoraj opisanimi načeli.

Ta rešitev vam omogoča, da zagotovite minimalno zamudo pri prevajanju paketov z nizkimi stroški režijskih stroškov, hkrati pa je zagotovljena zanesljivost komunikacije. HARQ protokol omogoča odkriti in odpraviti večino napak, ki vodi do precej redko uporabo ARQ protokola, saj je povezana z veliko režijske stroške, kot tudi s povečanjem latenco oddajanje paketov.

Bazna postaja je končno vozlišče, ki podpira oba protokola in zagotavlja tesno povezavo med nivoji obeh protokolov. Med različnimi prednosti takšne arhitekture je visoka hitrost odprave napak, ki je ostala po operaciji HARQ, pa tudi nastavljivo količino informacij, ki se prenašajo z uporabo protokola ARQ.

Levi zračni vmesnik ima visoke zmogljivosti, zahvaljujoč glavnim komponentam. Fleksibilnost uporabe radijskega spektra omogoča uporabo tega radijskega vmesnika za vse razpoložljive frekvenčne vire. Tehnologija LTE zagotavlja številne funkcije, ki zagotavljajo učinkovito uporabo hitro spreminjajočih komunikacijskih pogojev. Odvisna od statusa kanala, oddajna funkcija daje uporabnikom najboljše vire. Uporaba tehnologij z več anteni vodi v zmanjšanje zmede signala in s pomočjo mehanizmov za prilagajanje kanalov je mogoče uporabiti metode kodiranja in modulacije signala, ki zagotavljajo optimalno komunikacijsko kakovost v določenih pogojih.