Die LTE-netwerk is onlangs deur die 3GPP-konsortium goedgekeur. Deur so 'n lugkoppelvlak te gebruik, is dit moontlik om 'n netwerk te verkry met ongekende werkverrigting in terme van maksimum data-oordragtempo, pakkie-aanstuurvertraging en spektrale doeltreffendheid. Die skrywers sê dat die bekendstelling van die LTE-netwerk meer buigsame gebruik van die radiospektrum, multi-antenna-tegnologie, kanaalaanpassing, skeduleringsmeganismes, organisasie van dataheruitsending en kragbeheer moontlik maak.
Backstory
Mobiele breëband, wat op HSPA-hoëspoed-pakkiedatategnologie gebaseer is, het reeds wyd aanvaar deur sellulêre netwerkgebruikers. Dit is egter nodig om hul diens verder te verbeter, byvoorbeeld deur gebruik te maak van 'n toename in die spoed van data-oordrag, minimalisering van die vertragingstyd, sowel as 'n toename in die algehele netwerkkapasiteit, aangesien die vereistes van gebruikers omdienste van sulke kommunikasie neem voortdurend toe. Dit was vir hierdie doel dat die spesifikasie van die HSPA Evolution en LTE radio-koppelvlakke deur die 3GPP-konsortium gemaak is.
Belangrikste verskille van vroeër weergawes
Die LTE-netwerk verskil van die voorheen ontwikkelde 3G-stelsel deur verbeterde tegniese eienskappe, insluitend die maksimum data-oordragtempo van meer as 300 megabits per sekonde, die pakkie-aanstuurvertraging oorskry nie 10 millisekondes nie, en die spektrale doeltreffendheid het geword baie hoër. Die konstruksie van LTE-netwerke kan beide in nuwe frekwensiebande en in bestaande operateurs uitgevoer word.
Hierdie radio-koppelvlak is geposisioneer as 'n oplossing waarna operateurs geleidelik sal oorskakel van die stelsels van standaarde wat tans bestaan, dit is 3GPP en 3GPP2. En die ontwikkeling van hierdie koppelvlak is 'n taamlik belangrike stadium op pad na die vorming van die IMT-Advanced 4G-netwerkstandaard, dit wil sê 'n nuwe generasie. Trouens, die LTE-spesifikasie bevat reeds die meeste van die kenmerke wat oorspronklik vir 4G-stelsels bedoel was.
Die beginsel van organisasie van die radio-koppelvlak
Radiokommunikasie het 'n kenmerkende kenmerk, wat is dat die kwaliteit van die radiokanaal nie konstant in tyd en ruimte is nie, maar afhanklik is van die frekwensie. Hier is dit nodig om te sê dat die kommunikasieparameters relatief vinnig verander as gevolg van die meerpad-voortplanting van radiogolwe. Om 'n konstante tempo van inligting-uitruiling oor die radiokanaal te handhaaf, word 'n aantal metodes gewoonlik gebruik om te minimaliseersoortgelyke veranderinge, naamlik verskillende transmissiediversiteitsmetodes. Terselfdertyd, in die proses van die oordrag van inligtingspakkies, kan gebruikers nie altyd korttermynskommelings in die bistempo opmerk nie. Die LTE-netwerkmodus aanvaar as 'n basiese beginsel van radiotoegang om nie te verminder nie, maar om vinnige veranderinge in die kwaliteit van die radiokanaal toe te pas ten einde die doeltreffendste gebruik van die radiobronne wat op enige gegewe tydstip beskikbaar is, te verseker. Dit word in die frekwensie- en tyddomeine geïmplementeer deur OFDM-radiotoegangstegnologie.
LTE-netwerktoestel
Watter soort stelsel dit is, kan slegs verstaan word deur te verstaan hoe dit georganiseer is. Dit is gebaseer op die konvensionele OFDM-tegnologie, wat die oordrag van data oor verskeie smalband subdraers behels. Die gebruik van laasgenoemde in kombinasie met 'n sikliese voorvoegsel maak dit moontlik om OFDM-gebaseerde kommunikasie bestand te maak teen tydverspreidings van die radiokanaalparameters, en maak dit ook moontlik om die behoefte aan komplekse gelykmakers aan die ontvangkant feitlik uit te skakel. Hierdie omstandigheid blyk baie nuttig te wees om 'n afskakel te organiseer, aangesien dit in hierdie geval moontlik is om die verwerking van seine deur die ontvanger op die hooffrekwensie te vereenvoudig, wat dit ook moontlik maak om die koste van die terminale toestel self te verminder. as die krag wat daardeur verbruik word. En dit word veral belangrik wanneer 4G LTE-netwerk saam met multi-streaming gebruik word.
Die opskakel, waar die uitgestraalde krag aansienlik laer is as in die afskakel, vereis verpligte insluiting in die werk'n energiedoeltreffende metode van inligtingoordrag om die dekkingsarea te vergroot, die kragverbruik van die ontvangertoestel te verminder, asook die koste daarvan. Die studies wat uitgevoer is, het daartoe gelei dat nou vir die opskakel-LTE, 'n enkelfrekwensie-tegnologie gebruik word vir die uitsaai van inligting in die vorm van OFDM met 'n verspreiding wat ooreenstem met die diskrete Fourier-transformwet. Hierdie oplossing bied 'n laer verhouding van gemiddelde en maksimum kragvlakke in vergelyking met konvensionele modulasie, wat energiedoeltreffendheid verbeter en die ontwerp van terminale toestelle vereenvoudig.
Die basiese hulpbron wat gebruik word in die oordrag van inligting in ooreenstemming met ODFM-tegnologie kan getoon word as 'n tydfrekwensienetwerk wat ooreenstem met die OFDM-simboolstel, en subdraers in die tyd- en frekwensiedomeine. Die LTE-netwerkmodus neem aan dat twee hulpbronblokke hier as die hoofelement van data-oordrag gebruik word, wat ooreenstem met 'n frekwensieband van 180 kilohertz en 'n tydinterval van een millisekonde. 'n Wye reeks datatempo's kan gerealiseer word deur frekwensiehulpbronne te kombineer, kommunikasieparameters in te stel, insluitend kodetempo en modulasievolgordekeuse.
Spesifikasies
As ons LTE-netwerke oorweeg, sal dit duidelik word na sekere verduidelikings. Om die hoë teikens wat vir die radio-koppelvlak van so 'n netwerk gestel is te bereik, het sy ontwikkelaars 'n aantal taamlik belangrikeoomblikke en funksionaliteit. Elkeen van hulle sal hieronder beskryf word, met 'n gedetailleerde aanduiding van hoe hulle belangrike aanwysers soos netwerkkapasiteit, radiodekking, vertragingstyd en data-oordragtempo beïnvloed.
Buigsaamheid in die gebruik van die radiospektrum
Wetgewende norme wat in 'n spesifieke geografiese streek funksioneer, beïnvloed hoe mobiele kommunikasie georganiseer sal word. Dit wil sê, hulle skryf die radiospektrum voor wat in verskillende frekwensiereekse toegewys word deur ongepaarde of gepaarde bande van verskillende breedtes. Buigsaamheid van gebruik is een van die belangrikste voordele van die LTE-radiospektrum, wat dit moontlik maak om in verskillende situasies gebruik te word. Die argitektuur van die LTE-netwerk laat toe om nie net in verskillende frekwensiebande te werk nie, maar ook om frekwensiebande met verskillende breedtes te gebruik: van 1,25 tot 20 megahertz. Daarbenewens kan so 'n stelsel in ongepaarde en gepaarde frekwensiebande werk, wat onderskeidelik tyd en frekwensie dupleks ondersteun.
As ons oor termina altoestelle praat, kan die toestel in volle dupleks- of halfdupleksmodus werk wanneer gepaarde frekwensiebande gebruik word. Die tweede modus, waarin die terminale data op verskillende tye en op verskillende frekwensies ontvang en uitstuur, is aantreklik deurdat dit die vereistes vir die eienskappe van die dupleksfilter aansienlik verminder. Danksy dit is dit moontlik om die koste van terminale toestelle te verminder. Daarbenewens word dit moontlik om gepaarde frekwensiebande met lae duplekspasiëring in te voer. Dit blyk dat netwerkeLTE-mobiele kommunikasie kan in byna enige verspreiding van die frekwensiespektrum georganiseer word.
Die enigste uitdaging in die ontwikkeling van 'n radiotoegangstegnologie wat buigsame gebruik van die radiospektrum moontlik maak, is om kommunikasietoestelle versoenbaar te maak. Vir hierdie doel implementeer die LTE-tegnologie 'n identiese raamstruktuur in die geval van die gebruik van frekwensiebande van verskillende breedtes en verskillende dupleksmodusse.
Multi-antenna data-oordrag
Die gebruik van multi-antenna-uitsendings in mobiele kommunikasiestelsels maak dit moontlik om hul tegniese eienskappe te verbeter, sowel as om hul vermoëns in terme van intekenaardiens uit te brei. LTE-netwerkdekking behels die gebruik van twee metodes van multi-antenna-oordrag: diversiteit en multi-stroom, as 'n spesiale geval waarvan die vorming van 'n smal radiobundel is. Diversiteit kan beskou word as 'n manier om die vlak van die sein wat van twee antennas af kom gelyk te maak, wat jou toelaat om diep dalings in die vlak van seine wat afsonderlik van elke antenna ontvang word, uit te skakel.
Kom ons kyk noukeuriger na die LTE-netwerk: wat is dit en hoe gebruik dit al hierdie modusse? Transmissiediversiteit is hier gebaseer op die metode van ruimtefrekwensiekodering van datablokke, wat aangevul word deur tyddiversiteit met 'n frekwensieverskuiwing wanneer vier antennas gelyktydig gebruik word. Diversiteit word tipies gebruik op algemene afskakels waar die skeduleringsfunksie nie toegepas kan word nie, afhangende van die toestand van die skakel. Waarinoordragdiversiteit kan gebruik word om gebruikersdata, soos VoIP-verkeer, te stuur. As gevolg van die relatief lae intensiteit van sulke verkeer, kan die bykomende bokoste wat geassosieer word met die skeduleringsfunksie wat vroeër genoem is, nie geregverdig word nie. Met datadiversiteit is dit moontlik om die radius van selle en netwerkkapasiteit te vergroot.
Multistroom-transmissie vir gelyktydige oordrag van 'n aantal inligtingstrome oor een radiokanaal behels die gebruik van verskeie ontvang- en uitsaaiantennas wat onderskeidelik in die terminale toestel en die basisnetwerkstasie geleë is. Dit verhoog die maksimum spoed van data-oordrag aansienlik. Byvoorbeeld, as die terminale toestel toegerus is met vier antennas en so 'n nommer is beskikbaar by die basisstasie, dan is dit heel moontlik om gelyktydig tot vier datastrome oor een radiokanaal uit te stuur, wat dit eintlik moontlik maak om sy deurset te verviervoudig.
As jy 'n netwerk met 'n klein werklading of klein selle gebruik, kan jy danksy multi-streaming 'n voldoende hoë deurset vir radiokanale bereik, asook radiobronne doeltreffend gebruik. As daar groot selle en 'n hoë mate van las is, sal die kanaalkwaliteit nie multistroom-oordrag toelaat nie. In hierdie geval kan die seinkwaliteit verbeter word deur veelvuldige uitsaaiantennas te gebruik om 'n smal straal te vorm vir die oordrag van data in een stroom.
As ons oorweegLTE-netwerk - wat dit gee om groter doeltreffendheid te bereik - dan is dit die moeite werd om tot die gevolgtrekking te kom dat vir werk van hoë geh alte onder verskillende bedryfsomstandighede, hierdie tegnologie aanpasbare multi-stroom transmissie implementeer, wat jou toelaat om voortdurend die aantal strome gelyktydig aan te pas, in ooreenstemming met die voortdurend veranderende kanaal toestand verbindings. Met goeie skakeltoestande kan tot vier datastrome gelyktydig versend word, wat transmissietempo's van tot 300 megabit per sekonde met 'n bandwydte van 20 megahertz behaal.
As die kana altoestand nie so gunstig is nie, word die uitsending deur minder strome gemaak. In hierdie situasie kan antennas gebruik word om 'n smal straal te vorm, wat die algehele ontvangskwaliteit verbeter, wat uiteindelik lei tot 'n toename in stelselkapasiteit en 'n uitbreiding van die diensarea. Om groot radiodekkingsareas of data-oordrag teen hoë spoed te verskaf, kan jy 'n enkele datastroom met 'n smal straal uitsaai of datadiversiteit op algemene kanale gebruik.
Meganisme vir aanpassing en versending van die kommunikasiekanaal
Die beginsel van werking van LTE-netwerke neem aan dat skedulering die verspreiding van netwerkhulpbronne tussen gebruikers vir data-oordrag sal beteken. Dit maak voorsiening vir dinamiese skedulering in die stroomaf en stroomop kanale. LTE-netwerke in Rusland is tans so gekonfigureer dat dit kommunikasiekanale en algehele balanseeralgehele stelselwerkverrigting.
Die LTE-radiokoppelvlak neem die implementering van die skeduleringsfunksie aan, afhangende van die toestand van die kommunikasiekanaal. Dit verskaf data-oordrag teen hoë spoed, wat bereik word deur die gebruik van hoë-orde modulasie, die oordrag van bykomende inligtingstrome, 'n afname in die mate van kanaalkodering en 'n afname in die aantal heruitsendings. Hiervoor word frekwensie- en tydhulpbronne gebruik, wat gekenmerk word deur relatief goeie kommunikasietoestande. Dit blyk dat die oordrag van enige spesifieke hoeveelheid data in 'n korter tydperk gedoen word.
LTE-netwerke in Rusland, soos in ander lande, is so gebou dat die verkeer van dienste wat besig is om pakkies met 'n klein loonvrag na dieselfde tydsintervalle aan te stuur 'n toename in die hoeveelheid seinverkeer kan noodsaak. wat nodig is vir dinamiese skedulering. Dit kan selfs die hoeveelheid inligting wat deur die gebruiker uitgesaai word, oorskry. Daarom is daar iets soos statiese skedulering van die LTE-netwerk. Wat dit is, sal dit duidelik word as ons sê dat die gebruiker 'n RF-hulpbron toegeken word wat ontwerp is om 'n sekere aantal subrame uit te stuur.
Danksy aanpassingsmeganismes is dit moontlik om "alles moontlik" uit 'n kanaal met dinamiese skakelkwaliteit te druk. Dit laat jou toe om 'n kanaalkodering- en modulasieskema te kies in ooreenstemming met die kommunikasietoestande wat deur LTE-netwerke gekenmerk word. Wat dit is, sal duidelik word as ons sê dat sy werk affekteerop die spoed van data-oordrag, sowel as op die waarskynlikheid van enige foute in die kanaal.
Uplink krag en regulering
Hierdie aspek gaan oor die beheer van die vlak van krag wat deur die terminale vrygestel word om netwerkkapasiteit te verhoog, kommunikasiekwaliteit te verbeter, die radiodekkingsarea groter te maak, kragverbruik te verminder. Om hierdie doelwitte te bereik, streef kragbeheermeganismes daarna om die vlak van 'n nuttige inkomende sein te maksimeer terwyl radiointerferensie verminder word.
LTE-netwerke van Beeline en ander operateurs aanvaar dat die opskakelseine ortogonaal bly, dit wil sê, daar behoort geen wedersydse radio-interferensie tussen gebruikers van dieselfde sel te wees nie, ten minste vir ideale kommunikasietoestande. Die vlak van steuring wat geskep word deur gebruikers van naburige selle hang af van waar die uitstralende terminaal geleë is, dit wil sê van hoe die sein verswak op pad na die sel. Die Megafon LTE-netwerk is op presies dieselfde manier gerangskik. Dit sal korrek wees om dit te sê: hoe nader die terminaal aan 'n naburige sel is, hoe hoër sal die vlak van inmenging wees wat dit daarin skep. Terminale wat verder weg is van 'n naburige sel is in staat om sterker seine uit te stuur as terminale wat in die nabyheid daarvan is.
As gevolg van die ortogonaliteit van die seine, kan die opskakel seine van terminale van verskillende sterktes in een kanaal op dieselfde sel vermenigvuldig. Dit beteken dat dit nie nodig is om te vergoed vir seinvlakpieke nie,wat ontstaan as gevolg van die meerpad-voortplanting van radiogolwe, en jy kan dit gebruik om die spoed van data-oordrag te verhoog deur die meganismes van aanpassing en skedulering van kommunikasiekanale te gebruik.
Data-relais
Byna enige kommunikasiestelsel, en LTE-netwerke in die Oekraïne is geen uitsondering nie, maak van tyd tot tyd foute in die proses van data-oordrag, byvoorbeeld, as gevolg van seinvervaag, steuring of geraas. Foutbeskerming word verskaf deur metodes van herversending van verlore of korrupte stukke inligting, wat ontwerp is om kommunikasie van hoë geh alte te verseker. Die radiohulpbron word baie meer rasioneel gebruik as die data-oordragprotokol doeltreffend georganiseer word. Om die meeste van die hoëspoed-lugkoppelvlak te maak, het LTE-tegnologie 'n dinamies doeltreffende tweelaag-data-aflosstelsel wat Hybrid ARQ implementeer. Dit beskik oor die lae bokoste wat nodig is om terugvoer te verskaf en data weer te stuur, kompleet met 'n hoë betroubaarheid selektiewe herprobeer protokol.
Die HARQ-protokol voorsien die ontvanger van oortollige inligting, wat dit in staat stel om enige spesifieke foute reg te stel. Heruitsending via die HARQ-protokol lei tot die vorming van bykomende inligtingoortolligheid, wat nodig mag wees wanneer heruitsending nie genoeg was om foute uit te skakel nie. Heruitsending van pakkies wat nie deur die HARQ-protokol reggestel is nie, word uitgevoer metmet behulp van die ARQ-protokol. LTE-netwerke op iPhone werk volgens bogenoemde beginsels.
Hierdie oplossing laat jou toe om die minimum vertraging van pakkievertaling met lae bokoste te waarborg, terwyl die betroubaarheid van kommunikasie gewaarborg word. Die HARQ-protokol laat jou toe om die meeste van die foute op te spoor en reg te stel, wat lei tot 'n taamlik seldsame gebruik van die ARQ-protokol, aangesien dit geassosieer word met aansienlike bokoste, sowel as 'n toename in die vertragingstyd tydens pakkievertaling.
Die basisstasie is 'n eindnodus wat beide hierdie protokolle ondersteun, wat 'n noue skakel tussen die lae van die twee protokolle bied. Onder die verskeie voordele van so 'n argitektuur is die hoë spoed om foute uit te skakel wat oorgebly het na die werking van HARQ, sowel as die verstelbare hoeveelheid inligting wat deur die ARQ-protokol versend word.
LTE-radio-koppelvlak het hoë werkverrigting as gevolg van sy hoofkomponente. Die buigsaamheid van die gebruik van die radiospektrum maak dit moontlik om hierdie radio-koppelvlak met enige beskikbare frekwensiehulpbron te gebruik. LTE-tegnologie bied 'n aantal kenmerke wat die doeltreffende gebruik van vinnig veranderende kommunikasietoestande moontlik maak. Afhangende van die toestand van die skakel, reik die skeduleringsfunksie die beste hulpbronne aan die gebruikers uit. Die gebruik van multi-antenna-tegnologieë lei tot 'n vermindering in seinvervaag, en met behulp van kanaalaanpassingsmeganismes is dit moontlik om kodering en seinmodulasiemetodes te gebruik wat optimale kommunikasiekwaliteit onder spesifieke omstandighede waarborg.
