LTE-netværket blev for nylig godkendt af 3GPP-konsortiet. Ved at bruge en sådan luftgrænseflade er det muligt at opnå et netværk med hidtil uset ydeevne med hensyn til maksimal dataoverførselshastighed, pakkevideresendelsesforsinkelse og spektral effektivitet. Forfatterne siger, at lanceringen af LTE-netværket tillader mere fleksibel brug af radiospektret, multi-antenneteknologi, kan altilpasning, planlægningsmekanismer, organisering af datagentransmission og strømstyring.
Backstory
Mobilt bredbånd, som er baseret på HSPA højhastighedspakkedatateknologi, er allerede blevet bredt accepteret af mobilnetværksbrugere. Det er dog nødvendigt at forbedre deres service yderligere, for eksempel ved at bruge en stigning i datatransmissionshastigheden, minimering af forsinkelsestiden samt en stigning i den samlede netværkskapacitet, da brugernes krav tiltjenester af sådan kommunikation er konstant stigende. Det var til dette formål, at specifikationen af HSPA Evolution og LTE-radiogrænseflader blev lavet af 3GPP-konsortiet.
Væsentlige forskelle fra tidligere versioner
LTE-netværket adskiller sig fra det tidligere udviklede 3G-system ved forbedrede tekniske egenskaber, herunder den maksimale dataoverførselshastighed på mere end 300 megabit pr. sekund, pakkevideresendelsesforsinkelsen overstiger ikke 10 millisekunder, og den spektrale effektivitet er blevet meget højere. Konstruktionen af LTE-netværk kan udføres både i nye frekvensbånd og i eksisterende operatører.
Denne radiogrænseflade er placeret som en løsning, hvortil operatører gradvist vil skifte fra de standardsystemer, der findes i øjeblikket, disse er 3GPP og 3GPP2. Og udviklingen af denne grænseflade er et ret vigtigt trin på vejen til dannelsen af IMT-Advanced 4G-netværksstandarden, det vil sige en ny generation. Faktisk indeholder LTE-specifikationen allerede de fleste af de funktioner, der oprindeligt var beregnet til 4G-systemer.
Princippet for organisering af radiogrænsefladen
Radiokommunikation har et karakteristisk træk, som er, at kvaliteten af radiokanalen ikke er konstant i tid og rum, men afhænger af frekvensen. Her er det nødvendigt at sige, at kommunikationsparametrene ændrer sig relativt hurtigt som følge af flervejsudbredelsen af radiobølger. For at opretholde en konstant informationsudvekslingshastighed over radiokanalen, bruges der sædvanligvis en række metoder til at minimerelignende ændringer, nemlig forskellige transmissionsdiversitetsmetoder. Samtidig kan brugerne ikke altid bemærke kortsigtede udsving i bithastigheden i processen med at transmittere informationspakker. LTE-netværkstilstanden forudsætter som et grundlæggende princip for radioadgang ikke at reducere, men at anvende hurtige ændringer i radiokanalens kvalitet for at sikre den mest effektive udnyttelse af de radioressourcer, der er til rådighed på et givet tidspunkt. Dette er implementeret i frekvens- og tidsdomænerne gennem OFDM-radioadgangsteknologi.
LTE-netværksenhed
Hvilken slags system det er, kan kun forstås ved at forstå, hvordan det er organiseret. Den er baseret på den konventionelle OFDM-teknologi, som involverer transmission af data over flere smalbåndsunderbærere. Brugen af sidstnævnte i kombination med et cyklisk præfiks gør det muligt at gøre OFDM-baseret kommunikation modstandsdygtig over for tidsspredning af radiokanalparametrene, og gør det også praktisk muligt at eliminere behovet for komplekse equalizere på modtagesiden. Denne omstændighed viser sig at være meget nyttig til at organisere en downlink, da det i dette tilfælde er muligt at forenkle behandlingen af signaler fra modtageren ved hovedfrekvensen, hvilket gør det muligt at reducere omkostningerne til selve terminalenheden også som den strøm, der forbruges af den. Og dette bliver især vigtigt, når du bruger 4G LTE-netværk sammen med multi-streaming.
Uplinket, hvor den udstrålede effekt er væsentligt lavere end i downlinket, kræver obligatorisk medtagelse i arbejdeten energieffektiv metode til informationstransmission for at øge dækningsområdet, reducere strømforbruget af den modtagende enhed såvel som dens omkostninger. De gennemførte undersøgelser har ført til, at der nu til uplink LTE anvendes en enkeltfrekvensteknologi til udsendelse af information i form af OFDM med en spredning svarende til den diskrete Fourier-transformationslov. Denne løsning giver et lavere forhold mellem gennemsnitlige og maksimale effektniveauer sammenlignet med konventionel modulering, hvilket forbedrer energieffektiviteten og forenkler designet af terminalenheder.
Den grundlæggende ressource, der bruges til transmission af information i overensstemmelse med ODFM-teknologi, kan vises som et tidsfrekvensnetværk, der svarer til OFDM-symbolsættet, og underbærere i tids- og frekvensdomænerne. LTE-netværkstilstanden antager, at der her bruges to ressourceblokke som hovedelementet i datatransmission, som svarer til et frekvensbånd på 180 kilohertz og et tidsinterval på et millisekund. En bred vifte af datahastigheder kan realiseres ved at kombinere frekvensressourcer, indstille kommunikationsparametre, herunder kodehastighed og modulationsrækkefølgevalg.
Specifikationer
Hvis vi overvejer LTE-netværk, vil hvad det er, blive klart efter visse forklaringer. For at nå de høje mål, der er sat for radiogrænsefladen i et sådant netværk, organiserede dets udviklere en række ret vigtigemomenter og funktionalitet. Hver af dem vil blive beskrevet nedenfor med en detaljeret indikation af, hvordan de påvirker vigtige indikatorer såsom netværkskapacitet, radiodækning, forsinkelsestid og dataoverførselshastighed.
Fleksibilitet i brugen af radiospektret
Lovgivningsmæssige normer, der fungerer i et bestemt geografisk område, påvirker, hvordan mobilkommunikation vil blive organiseret. Det vil sige, at de foreskriver radiospektret tildelt i forskellige frekvensområder af uparrede eller parrede bånd med forskellige bredder. Fleksibilitet i brugen er en af de vigtigste fordele ved LTE-radiospektret, som gør det muligt at bruge det i forskellige situationer. LTE-netværkets arkitektur tillader ikke kun at arbejde i forskellige frekvensbånd, men også at bruge frekvensbånd med forskellige bredder: fra 1,25 til 20 megahertz. Derudover kan et sådant system fungere i uparrede og parrede frekvensbånd, der understøtter henholdsvis tid og frekvens duplex.
Hvis vi taler om terminalenheder, så kan enheden, når der bruges parrede frekvensbånd, fungere i fuld duplex eller halv duplex tilstand. Den anden tilstand, hvor terminalen modtager og transmitterer data på forskellige tidspunkter og ved forskellige frekvenser, er attraktiv, idet den reducerer kravene til dupleksfilterets karakteristika væsentligt. Takket være dette er det muligt at reducere omkostningerne ved terminalenheder. Derudover bliver det muligt at indføre parrede frekvensbånd med lav dupleksafstand. Det viser sig, at netværkLTE-mobilkommunikation kan organiseres i næsten enhver fordeling af frekvensspektret.
Den eneste udfordring i at udvikle en radioadgangsteknologi, der tillader fleksibel brug af radiospektret, er at gøre kommunikationsenheder kompatible. Til dette formål implementerer LTE-teknologien en identisk rammestruktur i tilfælde af brug af frekvensbånd med forskellige bredder og forskellige duplekstilstande.
Multi-antenne datatransmission
Brugen af multi-antenne-udsendelser i mobile kommunikationssystemer gør det muligt at forbedre deres tekniske egenskaber samt udvide deres muligheder med hensyn til abonnentservice. LTE-netværksdækning involverer brugen af to metoder til multi-antenne transmission: diversitet og multi-stream, som et særligt tilfælde, hvoraf er dannelsen af en smal radiostråle. Diversitet kan opfattes som en måde at udligne niveauet af signalet, der kommer fra to antenner, hvilket giver dig mulighed for at eliminere dybe dyk i niveauet af signaler, der modtages fra hver antenne separat.
Lad os se nærmere på LTE-netværket: hvad er det, og hvordan bruger det alle disse tilstande? Transmissionsdiversitet er her baseret på metoden til rumfrekvenskodning af datablokke, som suppleres med tidsdiversitet med et frekvensskifte ved brug af fire antenner samtidigt. Diversitet bruges typisk på almindelige downlinks, hvor planlægningsfunktionen ikke kan anvendes afhængigt af linkets tilstand. Hvoritransmissionsdiversitet kan bruges til at sende brugerdata, såsom VoIP-trafik. På grund af den relativt lave intensitet af sådan trafik kan den ekstra overhead, der er forbundet med den tidligere nævnte planlægningsfunktion, ikke retfærdiggøres. Med datadiversitet er det muligt at øge radius af celler og netværkskapacitet.
Multistream transmission til samtidig transmission af et antal informationsstrømme over én radiokanal involverer brugen af flere modtage- og sendeantenner placeret i henholdsvis terminalenheden og basisnetværksstationen. Dette øger den maksimale hastighed for datatransmission markant. For eksempel, hvis terminalenheden er udstyret med fire antenner, og et sådant nummer er tilgængeligt på basestationen, så er det ganske muligt at transmittere op til fire datastrømme samtidigt over en radiokanal, hvilket faktisk gør det muligt at firdoble dens gennemstrømning.
Hvis du bruger et netværk med en lille arbejdsbelastning eller små celler, så kan du takket være multi-streaming opnå en tilstrækkelig høj gennemstrømning for radiokanaler samt effektivt bruge radioressourcer. Hvis der er store celler og en høj grad af belastning, vil kanalkvaliteten ikke tillade multistream transmission. I dette tilfælde kan signalkvaliteten forbedres ved at bruge flere sendeantenner til at danne en smal stråle til transmission af data i én strøm.
Hvis vi overvejerLTE-netværk - hvad dette giver det for at opnå større effektivitet - så er det værd at konkludere, at for højkvalitetsarbejde under forskellige driftsforhold implementerer denne teknologi adaptiv multi-stream transmission, som giver dig mulighed for konstant at justere antallet af streams, der transmitteres samtidigt, i overensstemmelse med de konstant skiftende kan altilstandsforbindelser. Med gode linkforhold kan op til fire datastrømme transmitteres samtidigt, hvilket opnår transmissionshastigheder på op til 300 megabit pr. sekund med en båndbredde på 20 megahertz.
Hvis kan altilstanden ikke er så gunstig, foretages transmissionen af færre streams. I denne situation kan antenner bruges til at danne en smal stråle, hvilket forbedrer den overordnede modtagekvalitet, hvilket i sidste ende fører til en forøgelse af systemkapaciteten og en udvidelse af serviceområdet. For at give store radiodækningsområder eller datatransmission med høj hastighed kan du transmittere en enkelt datastrøm med en smal stråle eller bruge datadiversitet på fælles kanaler.
Mekanisme til tilpasning og afsendelse af kommunikationskanalen
Princippet for drift af LTE-netværk antager, at planlægning vil betyde fordeling af netværksressourcer mellem brugere til datatransmission. Dette giver mulighed for dynamisk planlægning i nedstrøms- og opstrømskanalerne. LTE-netværk i Rusland er i øjeblikket konfigureret på en sådan måde, at de balancerer kommunikationskanaler og genereltsamlet systemydelse.
LTE-radiogrænsefladen påtager sig implementeringen af planlægningsfunktionen afhængigt af kommunikationskanalens tilstand. Det giver datatransmission ved høje hastigheder, hvilket opnås ved brug af højordensmodulation, transmission af yderligere informationsstrømme, et fald i graden af kanalkodning og et fald i antallet af retransmissioner. Hertil bruges frekvens- og tidsressourcer, som er kendetegnet ved relativt gode kommunikationsforhold. Det viser sig, at overførslen af en bestemt mængde data sker på kortere tid.
LTE-netværk i Rusland, som i andre lande, er bygget på en sådan måde, at trafikken fra tjenester, der har travlt med at videresende pakker med en lille nyttelast efter samme tidsintervaller, kan nødvendiggøre en stigning i mængden af sign altrafik som er påkrævet for dynamisk planlægning. Det kan endda overstige mængden af information, der udsendes af brugeren. Det er derfor, der er sådan noget som statisk planlægning af LTE-netværket. Hvad dette er, vil det blive klart, hvis vi siger, at brugeren er tildelt en RF-ressource designet til at transmittere et vist antal underrammer.
Takket være tilpasningsmekanismer er det muligt at "presse alt muligt" ud af en kanal med dynamisk linkkvalitet. Det giver dig mulighed for at vælge et kanalkodnings- og moduleringsskema i overensstemmelse med kommunikationsbetingelserne, der er karakteriseret ved LTE-netværk. Hvad det er, vil blive klart, hvis vi siger, at hans arbejde påvirkerpå hastigheden af datatransmission, samt på sandsynligheden for eventuelle fejl i kanalen.
Uplink strøm og regulering
Dette aspekt handler om at kontrollere niveauet af strøm, der udsendes af terminalerne for at øge netværkskapaciteten, forbedre kommunikationskvaliteten, gøre radiodækningen større, reducere strømforbruget. For at nå disse mål stræber strømstyringsmekanismer efter at maksimere niveauet af et nyttigt indkommende signal og samtidig reducere radiointerferens.
LTE-netværk af Beeline og andre operatører antager, at uplink-signalerne forbliver ortogonale, det vil sige, at der ikke bør være nogen gensidig radiointerferens mellem brugere af den samme celle, i det mindste for ideelle kommunikationsforhold. Niveauet af interferens, der skabes af brugere af naboceller, afhænger af, hvor den emitterende terminal er placeret, det vil sige, hvordan dens signal dæmpes på vej til cellen. Megafon LTE-netværket er indrettet på nøjagtig samme måde. Det ville være korrekt at sige dette: Jo tættere terminalen er på en nabocelle, jo højere vil interferensniveauet være, som den skaber i den. Terminaler, der er længere væk fra en nabocelle, er i stand til at transmittere stærkere signaler end terminaler, der er tæt på den.
På grund af signalernes ortogonalitet kan uplinket multiplekse signaler fra terminaler med forskellig styrke i én kanal på den samme celle. Det betyder, at der ikke er behov for at kompensere for signalniveauspidser,som opstår på grund af multipath-udbredelsen af radiobølger, og du kan bruge dem til at øge hastigheden af datatransmission ved hjælp af mekanismerne til tilpasning og planlægning af kommunikationskanaler.
Datarelæer
Næsten ethvert kommunikationssystem, og LTE-netværk i Ukraine er ingen undtagelse, begår fra tid til anden fejl i processen med dataoverførsel, for eksempel på grund af signalfading, interferens eller støj. Fejlbeskyttelse ydes af metoder til gentransmission af tabte eller beskadigede oplysninger, designet til at sikre højkvalitetskommunikation. Radioressourcen bruges meget mere rationelt, hvis datarelæprotokollen er organiseret effektivt. For at få mest muligt ud af højhastighedsluftgrænsefladen har LTE-teknologien et dynamisk effektivt to-lags datarelæsystem, der implementerer Hybrid ARQ. Den har den lave overhead, der er nødvendig for at give feedback og gensende data, komplet med en høj pålidelig protokol for selektiv genforsøg.
HARQ-protokollen giver den modtagende enhed redundant information, hvilket gør den i stand til at rette eventuelle specifikke fejl. Gentransmission via HARQ-protokollen fører til dannelsen af yderligere informationsredundans, som kan være påkrævet, når gentransmission ikke var nok til at eliminere fejl. Gentransmission af pakker, der ikke er blevet korrigeret af HARQ-protokollen, udføres medved hjælp af ARQ-protokollen. LTE-netværk på iPhone fungerer efter ovenstående principper.
Denne løsning giver dig mulighed for at garantere den minimale forsinkelse af pakkeoversættelse med lav overhead, mens pålideligheden af kommunikationen er garanteret. HARQ-protokollen giver dig mulighed for at detektere og rette de fleste fejl, hvilket fører til en ret sjælden brug af ARQ-protokollen, da dette er forbundet med betydelig overhead, samt en stigning i forsinkelsestiden under pakkeoversættelse.
Basestationen er en slutknude, der understøtter begge disse protokoller, hvilket giver en tæt forbindelse mellem lagene i de to protokoller. Blandt de forskellige fordele ved en sådan arkitektur er den høje hastighed til at eliminere fejl, der er tilbage efter driften af HARQ, samt den justerbare mængde information, der transmitteres ved hjælp af ARQ-protokollen.
LTE-radiointerface har høj ydeevne på grund af dets hovedkomponenter. Fleksibiliteten ved at bruge radiospektret gør det muligt at bruge denne radiogrænseflade med enhver tilgængelig frekvensressource. LTE-teknologien giver en række funktioner, der muliggør effektiv brug af hurtigt skiftende kommunikationsforhold. Afhængigt af linkets tilstand udsender planlægningsfunktionen de bedste ressourcer til brugerne. Brugen af multi-antenne teknologier fører til en reduktion af signalfading, og ved hjælp af kan altilpasningsmekanismer er det muligt at anvende kodning og signalmodulationsmetoder, der garanterer optimal kommunikationskvalitet under specifikke forhold.
