La xarxa LTE va ser aprovada recentment pel consorci 3GPP. Mitjançant l'ús d'aquesta interfície aèria, és possible obtenir una xarxa amb un rendiment sense precedents en termes de velocitat màxima de transferència de dades, retard d'enviament de paquets i eficiència espectral. Els autors diuen que el llançament de la xarxa LTE permet un ús més flexible de l'espectre de ràdio, la tecnologia multiantena, l'adaptació de canals, els mecanismes de programació, l'organització de la retransmissió de dades i el control de potència.
Historia de fons
La banda ampla mòbil, que es basa en la tecnologia de dades de paquets d' alta velocitat HSPA, ja ha estat àmpliament acceptada pels usuaris de la xarxa mòbil. Tanmateix, cal millorar encara més el seu servei, per exemple, utilitzant un augment de la velocitat de transmissió de dades, la minimització del temps de retard, així com un augment de la capacitat global de la xarxa, ja que els requisits dels usuarisels serveis d'aquesta comunicació augmenten constantment. Va ser amb aquest propòsit que el consorci 3GPP va fer l'especificació de les interfícies de ràdio HSPA Evolution i LTE.
Principals diferències amb les versions anteriors
La xarxa LTE es diferencia del sistema 3G desenvolupat anteriorment per les característiques tècniques millorades, inclosa la velocitat màxima de transferència de dades de més de 300 megabits per segon, el retard de reenviament de paquets no supera els 10 mil·lisegons i l'eficiència espectral s'ha convertit en molt més alt. La construcció de xarxes LTE es pot dur a terme tant en noves bandes de freqüència com en operadors existents.
Aquesta interfície de ràdio es posiciona com una solució a la qual els operadors aniran canviant progressivament dels sistemes d'estàndards que existeixen actualment, aquests són 3GPP i 3GPP2. I el desenvolupament d'aquesta interfície és una etapa força important en el camí cap a la formació de l'estàndard de xarxa IMT-Advanced 4G, és a dir, una nova generació. De fet, l'especificació LTE ja conté la majoria de les funcions que originalment estaven pensades per als sistemes 4G.
El principi d'organització de la interfície de ràdio
La comunicació per ràdio té un tret característic, que és que la qualitat del canal de ràdio no és constant en el temps i l'espai, sinó que depèn de la freqüència. Aquí cal dir que els paràmetres de comunicació canvien amb relativa rapidesa com a resultat de la propagació de camins múltiples de les ones de ràdio. Per tal de mantenir una taxa constant d'intercanvi d'informació a través del canal de ràdio, s'acostumen a utilitzar una sèrie de mètodes per minimitzarcanvis similars, és a dir, diferents mètodes de diversitat de transmissió. Al mateix temps, en el procés de transmissió de paquets d'informació, els usuaris no sempre poden notar fluctuacions a curt termini en la velocitat de bits. El mode de xarxa LTE assumeix com a principi bàsic de l'accés de ràdio no reduir, sinó aplicar canvis ràpids en la qualitat del canal de ràdio per tal d'assegurar l'ús més eficient dels recursos de ràdio disponibles en cada moment. Això s'implementa en els dominis de freqüència i temps mitjançant la tecnologia d'accés per ràdio OFDM.
Dispositiu de xarxa LTE
Quin tipus de sistema és només es pot entendre entenent com està organitzat. Es basa en la tecnologia OFDM convencional, que implica la transmissió de dades a través de diverses subportadores de banda estreta. L'ús d'aquest últim en combinació amb un prefix cíclic permet fer que la comunicació basada en OFDM sigui resistent a les dispersions temporals dels paràmetres del canal de ràdio, i també permet eliminar pràcticament la necessitat d'equalitzadors complexos al costat receptor. Aquesta circumstància resulta ser molt útil per organitzar un enllaç descendent, ja que en aquest cas és possible simplificar el processament de senyals per part del receptor a la freqüència principal, la qual cosa permet reduir el cost del propi dispositiu terminal, així com com l'energia que consumeix. I això esdevé especialment important quan s'utilitza la xarxa 4G LTE juntament amb la transmissió múltiple.
L'enllaç ascendent, on la potència radiada és significativament menor que a l'enllaç descendent, requereix la inclusió obligatòria al treballun mètode de transmissió d'informació eficient energèticament per augmentar l'àrea de cobertura, reduir el consum d'energia del dispositiu receptor, així com el seu cost. Els estudis realitzats han fet que ara per a l'enllaç ascendent LTE s'utilitzi una tecnologia d'una sola freqüència per a la difusió d'informació en forma d'OFDM amb una dispersió corresponent a la llei de transformada de Fourier discreta. Aquesta solució proporciona una proporció més baixa de nivells de potència mitjana i màxima en comparació amb la modulació convencional, la qual cosa millora l'eficiència energètica i simplifica el disseny dels dispositius terminals.
El recurs bàsic utilitzat en la transmissió d'informació d'acord amb la tecnologia ODFM es pot mostrar com una xarxa temps-freqüència que correspon al conjunt de símbols OFDM i subportadores en els dominis de temps i freqüència. El mode de xarxa LTE suposa que aquí s'utilitzen dos blocs de recursos com a element principal de transmissió de dades, que corresponen a una banda de freqüència de 180 kilohertz i un interval de temps d'un mil·lisegon. Es pot aconseguir una àmplia gamma de velocitats de dades combinant recursos de freqüència, establint paràmetres de comunicació, com ara la taxa de codi i la selecció de l'ordre de modulació.
Especificacions
Si tenim en compte les xarxes LTE, el que és quedarà clar després de determinades explicacions. Per assolir els alts objectius establerts per a la interfície de ràdio d'aquesta xarxa, els seus desenvolupadors van organitzar una sèrie demoments i funcionalitat. A continuació es descriu cadascun d'ells, amb una indicació detallada de com afecten indicadors importants com ara la capacitat de la xarxa, la cobertura de ràdio, el temps de retard i la velocitat de transferència de dades.
Flexibilitat en l'ús de l'espectre de ràdio
Les normes legislatives que operen en una regió geogràfica determinada afecten com s'organitzaran les comunicacions mòbils. És a dir, prescriuen l'espectre de ràdio assignat en diferents rangs de freqüències per bandes no aparellades o aparellades de diferents amplades. La flexibilitat d'ús és un dels avantatges més importants de l'espectre de ràdio LTE, que permet utilitzar-lo en diferents situacions. L'arquitectura de la xarxa LTE permet no només treballar en diferents bandes de freqüència, sinó també utilitzar bandes de freqüència amb diferents amplades: d'1,25 a 20 megahertz. A més, un sistema d'aquest tipus pot funcionar en bandes de freqüència no aparellades i aparellades, suportant el temps i la freqüència dúplex, respectivament.
Si parlem de dispositius terminals, quan s'utilitzen bandes de freqüència aparellades, el dispositiu pot funcionar en mode dúplex complet o semidúplex. El segon mode, en què el terminal rep i transmet dades en diferents moments i freqüències, és atractiu perquè redueix notablement els requisits de les característiques del filtre dúplex. Gràcies a això, és possible reduir el cost dels dispositius terminals. A més, és possible introduir bandes de freqüència aparellades amb un espai dúplex baix. Resulta que les xarxesLes comunicacions mòbils LTE es poden organitzar en gairebé qualsevol distribució de l'espectre de freqüències.
L'únic repte per desenvolupar una tecnologia d'accés per ràdio que permeti un ús flexible de l'espectre de ràdio és fer compatibles els dispositius de comunicació. Amb aquesta finalitat, la tecnologia LTE implementa una estructura de trama idèntica en el cas d'utilitzar bandes de freqüència de diferents amplades i diferents modes dúplex.
Transmissió de dades de múltiples antenes
L'ús de la difusió multiantena en els sistemes de comunicació mòbil permet millorar les seves característiques tècniques, així com ampliar les seves capacitats pel que fa al servei d'abonat. La cobertura de la xarxa LTE implica l'ús de dos mètodes de transmissió multiantena: diversitat i multi-stream, com un cas especial del qual és la formació d'un feix de ràdio estret. La diversitat es pot pensar com una manera d'igualitzar el nivell del senyal que prové de dues antenes, la qual cosa us permet eliminar caigudes profundes en el nivell de senyals que es reben de cada antena per separat.
Fem una ullada més de prop a la xarxa LTE: què és i com utilitza tots aquests modes? La diversitat de transmissió aquí es basa en el mètode de codificació de freqüències espacials dels blocs de dades, que es complementa amb la diversitat de temps amb un canvi de freqüència quan s'utilitzen quatre antenes simultàniament. La diversitat s'utilitza normalment en enllaços descendents comuns on la funció de programació no es pot aplicar en funció de l'estat de l'enllaç. OnLa diversitat de transmissió es pot utilitzar per enviar dades d'usuari, com ara trànsit VoIP. A causa de la intensitat relativament baixa d'aquest trànsit, la sobrecàrrega addicional que s'associa amb la funció de programació esmentada anteriorment no es pot justificar. Amb la diversitat de dades, és possible augmentar el radi de les cel·les i la capacitat de la xarxa.
La transmissió multiflux per a la transmissió simultània d'una sèrie de fluxos d'informació a través d'un canal de ràdio implica l'ús de diverses antenes de recepció i transmissió situades al dispositiu terminal i a l'estació de xarxa base, respectivament. Això augmenta significativament la velocitat màxima de transmissió de dades. Per exemple, si el dispositiu terminal està equipat amb quatre antenes i aquest nombre està disponible a l'estació base, llavors és molt possible transmetre simultàniament fins a quatre fluxos de dades a través d'un canal de ràdio, cosa que en realitat permet quadruplicar el seu rendiment..
Si utilitzeu una xarxa amb una càrrega de treball petita o cèl·lules petites, aleshores, gràcies a la transmissió múltiple, podeu aconseguir un rendiment prou alt per als canals de ràdio, així com utilitzar de manera eficient els recursos de ràdio. Si hi ha cèl·lules grans i un alt grau de càrrega, la qualitat del canal no permetrà la transmissió multistream. En aquest cas, la qualitat del senyal es pot millorar utilitzant diverses antenes de transmissió per formar un feix estret per transmetre dades en un sol flux.
Si tenim en compteXarxa LTE, el que això li dóna per aconseguir una major eficiència, val la pena concloure que, per a un treball d' alta qualitat en diverses condicions d'operació, aquesta tecnologia implementa la transmissió adaptativa de múltiples fluxos, que us permet ajustar constantment el nombre de fluxos transmesos simultàniament, d'acord amb les connexions d'estat del canal en constant canvi. Amb bones condicions d'enllaç, es poden transmetre fins a quatre fluxos de dades simultàniament, aconseguint velocitats de transmissió de fins a 300 megabits per segon amb una amplada de banda de 20 megahertz.
Si la condició del canal no és tan favorable, la transmissió es fa amb menys fluxos. En aquesta situació, les antenes es poden utilitzar per formar un feix estret, millorant la qualitat general de la recepció, que en última instància comporta un augment de la capacitat del sistema i una ampliació de l'àrea de servei. Per proporcionar grans àrees de cobertura de ràdio o transmissió de dades a gran velocitat, podeu transmetre un sol flux de dades amb un feix estret o utilitzar la diversitat de dades en canals habituals.
Mecanisme d'adaptació i despatxament del canal de comunicació
El principi de funcionament de les xarxes LTE suposa que la programació suposarà la distribució de recursos de xarxa entre usuaris per a la transmissió de dades. Això proporciona una programació dinàmica als canals aigües avall i amunt. Les xarxes LTE a Rússia estan configurades actualment de manera que equilibren els canals de comunicació i en generalrendiment general del sistema.
La interfície de ràdio LTE assumeix la implementació de la funció de programació en funció de l'estat del canal de comunicació. Proporciona transmissió de dades a altes velocitats, que s'aconsegueix mitjançant l'ús de la modulació d' alt ordre, la transmissió de fluxos d'informació addicionals, una disminució del grau de codificació del canal i una disminució del nombre de retransmissions. Per a això s'utilitzen recursos de freqüència i temps, que es caracteritzen per unes condicions de comunicació relativament bones. Resulta que la transferència de qualsevol quantitat concreta de dades es fa en un període de temps més curt.
Les xarxes LTE a Rússia, com en altres països, es construeixen de manera que el trànsit de serveis que estan ocupats reenviant paquets amb una petita càrrega útil després dels mateixos intervals de temps pot requerir un augment de la quantitat de trànsit de senyalització. que es requereix per a la programació dinàmica. Fins i tot pot superar la quantitat d'informació emesa per l'usuari. És per això que existeix una programació estàtica de la xarxa LTE. Què és això, quedarà clar si diem que a l'usuari se li assigna un recurs de RF dissenyat per transmetre un nombre determinat de subtrames.
Gràcies als mecanismes d'adaptació, és possible "extreure tot el possible" d'un canal amb qualitat d'enllaç dinàmic. Permet seleccionar un esquema de codificació i modulació de canals d'acord amb les condicions de comunicació caracteritzades per les xarxes LTE. Què és això quedarà clar si diem que la seva obra afectasobre la velocitat de transmissió de dades, així com sobre la probabilitat d'errors al canal.
Potència i regulació de l'enllaç ascendent
Aquest aspecte tracta de controlar el nivell de potència emesa pels terminals per augmentar la capacitat de la xarxa, millorar la qualitat de la comunicació, fer més gran l'àrea de cobertura de ràdio, reduir el consum d'energia. Per aconseguir aquests objectius, els mecanismes de control de potència s'esforcen per maximitzar el nivell d'un senyal d'entrada útil alhora que redueixen les interferències de ràdio.
Les xarxes LTE de Beeline i d' altres operadors assumeixen que els senyals d'enllaç ascendent segueixen sent ortogonals, és a dir, no hi hauria d'haver cap interferència de ràdio mútua entre usuaris de la mateixa cèl·lula, almenys en condicions de comunicació ideals. El nivell d'interferència que creen els usuaris de cèl·lules veïnes depèn d'on es trobi el terminal emissor, és a dir, de com s'atenua el seu senyal en el camí cap a la cèl·lula. La xarxa Megafon LTE està organitzada exactament de la mateixa manera. Seria correcte dir això: com més a prop estigui el terminal d'una cèl·lula veïna, més alt serà el nivell d'interferència que hi creï. Els terminals que estan més allunyats d'una cèl·lula veïna són capaços de transmetre senyals més forts que els terminals que es troben molt a prop.
A causa de l'ortogonalitat dels senyals, l'enllaç ascendent pot multiplexar senyals de terminals de diferents intensitats en un canal de la mateixa cel·la. Això vol dir que no cal compensar els pics de nivell de senyal,que sorgeixen a causa de la propagació de camins múltiples de les ones de ràdio, i podeu utilitzar-les per augmentar la velocitat de transmissió de dades mitjançant els mecanismes d'adaptació i programació dels canals de comunicació.
Retransmissions de dades
Gairebé qualsevol sistema de comunicació i les xarxes LTE d'Ucraïna no són una excepció, de tant en tant cometen errors en el procés de transferència de dades, per exemple, a causa de l'esvaïment del senyal, interferències o soroll. La protecció contra errors s'ofereix mitjançant mètodes de retransmissió d'informació perduda o danyada, dissenyats per garantir comunicacions d' alta qualitat. El recurs de ràdio s'utilitza molt més racionalment si el protocol de retransmissió de dades s'organitza de manera eficient. Per aprofitar al màxim la interfície d'aire d' alta velocitat, la tecnologia LTE té un sistema de relé de dades de dues capes dinàmicament eficient que implementa l'ARQ híbrid. Compta amb la baixa sobrecàrrega necessària per proporcionar comentaris i reenviar dades, amb un protocol de reintent selectiu d' alta fiabilitat.
El protocol HARQ proporciona al dispositiu receptor informació redundant, que li permet corregir qualsevol error específic. La retransmissió mitjançant el protocol HARQ condueix a la formació de redundància d'informació addicional, que pot ser necessària quan la retransmissió no és suficient per eliminar errors. Es realitza amb la retransmissió de paquets que no han estat corregits pel protocol HARQutilitzant el protocol ARQ. Les xarxes LTE de l'iPhone funcionen d'acord amb els principis anteriors.
Aquesta solució us permet garantir el mínim retard de la traducció de paquets amb poca sobrecàrrega, alhora que es garanteix la fiabilitat de la comunicació. El protocol HARQ us permet detectar i corregir la majoria dels errors, la qual cosa comporta un ús força rar del protocol ARQ, ja que això s'associa a una sobrecàrrega considerable, així com a un augment del temps de retard durant la traducció de paquets..
L'estació base és un node final que admet aquests dos protocols, proporcionant un enllaç estret entre les capes dels dos protocols. Entre els diversos avantatges d'aquesta arquitectura es troben l' alta velocitat d'eliminació d'errors que quedaven després del funcionament de HARQ, així com la quantitat ajustable d'informació transmesa mitjançant el protocol ARQ.
La interfície de ràdio LTE té un alt rendiment a causa dels seus components principals. La flexibilitat d'utilitzar l'espectre de ràdio fa possible utilitzar aquesta interfície de ràdio amb qualsevol recurs de freqüència disponible. La tecnologia LTE ofereix una sèrie de funcions que permeten un ús eficient de les condicions de comunicació que canvien ràpidament. Depenent de l'estat de l'enllaç, la funció de programació emet els millors recursos als usuaris. L'ús de tecnologies multiantena comporta una reducció de l'esvaïment del senyal i, amb l'ajuda de mecanismes d'adaptació de canals, és possible utilitzar mètodes de codificació i modulació del senyal que garanteixen una qualitat de comunicació òptima en condicions específiques.
