Сети сотовой связи четвертого поколения могут быть построены на основе двух технологий – LTE (Long Term Evolution) и WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Обе эти технологии похожи, но имеют разных разработчиков и время появления. WiMAX, основанная на стандарте IEEE 802.16 (разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers, Институтом Инженеров Электротехники и Электроники) использует для передачи данных в обе стороны (для выгрузки и скачивания) технологию OFDM, что приводит к высоким пик-факторам, то есть большим коэффициентам нагрузки на блоки питания конечного оборудования (говоря проще – батарея телефона при использовании OFDM для исходящей скорости будет быстрее изнашиваться и разряжаться). В отличие от WiMAX, технология Long Term Evolution использует для исходящей скорости технологию SC-FDMA, что позволяет избежать высоких пик-факторов, так как эта технология с одной несущей.
Технология LTE разработана форумом 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project), призванным решить проблемы использования технологий GSM и CDMA2000 (UMTS), которые являются соответственно технологиями второго и третьего поколений сотовой связи. В Казахстане для работы сотовых сетей использовали сначала технологию GSM (EDGE), затем – CDMA2000, поэтому внедрение сотовой связи на основе технологии LTE Advanced (LTE Realize 12) было целесообразно. Соответственно, сети пятого поколения в Казахстане должны быть развернуты на основе сетей LTE Advanced.
Лекция 14. UMTS, HSPA и LTE
Пятое поколение (5th Generation) сотовой связи должно решить вопросы, связанные не с улучшением качества передачи голоса, а с проблемой доступа в интернет и увеличения скорости передачи данных. В настоящее время (февраль 2019 г.) стандарты 5G не разработаны, но к декабрю 2019 года Международный Союз Электросвязи представит стандарт IMT-2020, описывающий технологии построения и доступа к сети. Так как технологии всех предшествующих поколений связи основывались на предыдущих, то есть для пользования услугами сети 3G не требовалось покупать новое устройство, а для использования LTE Advanced нужно было только заменить SIM-карту в устаревшем телефоне, то автор предполагает, что первый выпуск стандарта IMT-2020 будет основан на технологии LTE Advanced с неортогональным частотным разнесением каналов, Non-OFDM.
Несмотря на похожую с LTE Advanced архитектуру, сети 5G для увеличения скорости должны использовать более широкий частотный спектр, а поскольку сети четвертого поколения занимают дециметровый или сантиметровый диапазон частот (LTE Advanced работает в диапазоне от 2500 до 2690 МГц при загрузке, например, отечественный оператор «Altel» использует полосу частот 1800 МГц.), то для сетей пятого поколения, скорее всего, будут отведены частоты в миллиметровом диапазоне (60 – 100 ГГц). Соответственно, для использования миллиметрового диапазона нужно будет не только увеличить количество базовых станций на территории нашей страны, но и увеличивать мощность блоков питания этих базовых станций.
архитектура LTE
Другой отличительной чертой сетей 5G станет внедрение облачных технологий. Использование «облаков» нужно для снятия нагрузки на базовые станции, предполагается, что они будут только передавать сигнал, не обрабатывая, как это происходит в сетях 4G (в сетях LTE обработка сигнала происходит на стороне конечного устройства и базовой станции, блок управления мобильностью, MME, передает только служебную информацию, а не пользовательский трафик, его передачей занимается именно базовая станция, поэтому с увеличением числа подключенных устройств они не смогут справляться с нагрузкой).
Так как сети пятого поколения будут функционировать на основе четвертого поколения, то сначала нужно объяснить, как функционирует сеть LTE Advanced, затем – вывести предположения об архитектурных отличиях сетей пятого поколения.
Сеть LTE состоит из двух систем – базовой сети, System Architecture Evolution или Evolved Packet Core, состоящей из блоков управления мобильностью (Mobility Management Entity), блоков пользовательской сущности (User Plane Entity), служебных и пакетных шлюзов, и сети радиодоступа (evolved UMTS Terrestrial radio access network, E-UTRAN), состоящей только из базовых станций. В предыдущем поколении связи в архитектуру сети радиодоступа входил контроллер радиосети, Radio Network Controller, в функции которого входил процесс установления и прерывания соединений абонентов, процесс хэндовера (передачи абонента от одной базовой станции к другой), шифрование данных пользователей, определение уровня контроля качества. В сетях LTE все эти функции возложены на базовые станции.
Все элементы сетей LTE соединяются между собой с помощью интерфейсов (интерфейс – комплекс стандартизированных связей, соединяющих различное оборудование, например, интерфейсами называют соединительные кабели материнской платы компьютера и периферийных устройств – RS-232, USB, HDMI). Интерфейс, соединяющий базовые станции называется X2 и отвечает за удержание абонента в сети при переходе от одной базовой станции к другой. Базовые станции соединяются с блоком управления мобильностью с помощью интерфейса S1; собственно интерфейс делится на два типа: S1-C, передающий служебную информацию для базовой станции через шлюз Serving GW; S1-U, передающий пользовательскую информацию через пакетный шлюз Packet Data Network GW. Также, помимо S1, существуют другие интерфейсы, такие, как: S2 (для соединения с сетями, у которых форум 3GPP не был разработчиком), S3 (соединяет узел пакетной сети для абонентов сетей второго и третьего поколений и MME, отвечает за передачу служебных данных между сетями LTE и предыдущих поколений), S4 (для соединения базовой сети SAE и узла пакетной сети предыдущих поколений SGSN, Serving GPRS Support Node), S5 (соединяет базовую сеть и пакетный шлюз Packet Data Network GW), S6 (соединяет блок управления мобильностью и сервер абонентских данных, отвечает за аутентификацию в сети LTE). Совокупность сетевого оборудования базовой сети, сети радиодоступа и соединительных интерфейсов представляет собой физическую структуру сетей LTE, LTE Advanced.
Логически структура сети LTE разделена на две части: слой радиодоступа, Access Stratum и слой без доступа, Non-Access Stratum. В слой радиодоступа входит все оборудование сети радиодоступа и базовой пакетной сети, в слой без доступа входят способы контроля (или управления) мобильностью, EMM, EPC Mobility Management.
Сети на основе LTE Advanced предоставляют доступ к качественным услугам сети – звонки, высокая скорость загрузки мультимедийных данных, бесплатное использование (без учета трафика) некоторых приложений (в основном это месенджеры). К сожалению, из-за большого количества устройств и улучшения качества (а значит, и размера) мультимедийной информации, сети LTE скоро не смогут справляться с большой нагрузкой. В частности, используемый LTE дециметровый спектр частот не сможет обеспечить доступ к ресурсам с необходимым уровнем качества (Qos) и тогда может просто произойти отключение устройства от сети (отказ базовой станции обслуживать сотовый телефон).
Именно с целью предотвращения насыщения полосы пропускания и в будущем освобождение дециметрового спектра для устройств, потребляющих мало ресурсов, к 2025 году в Европе планируют перейти к внедрению сетей пятого поколения (5G). Каждое поколение сотовой связи должно отличаться от другого: первое от второго – переход от аналоговых видов модуляции к цифровым; второе от третьего – появлением дополнительных услуг, таких, как высокоскоростной доступ в интернет; четвертое от третьего – переход от канальной коммутации (распределения поступающих данных) к пакетной и внедрению IP-адресации, как в проводных сетях. Пятое поколение от четвертого должно отличаться двумя параметрами: используемой частотой спектра, то есть переход к ультракоротким волнам, а также снятие нагрузки с базовых станций за счет передачи их функций виртуальным машинам. Включение виртуализации и облачных технологий в архитектуру 5G означает более гибкую и быструю настройку, а также более дешевое развертывание, так как виртуальных машин может быть много на одной физической машине. Под гибкой настройкой автор понимает создание индивидуальных условий пользования услугами связи: личные тарифные планы, подстраивающиеся под нужды каждого абонента; управление объемом данных, потребляемых всеми приложениями.
Итак, согласно спецификации 3GPP TS 38.300 version 15.3. 1 Release 15, общее устройство сетей пятого поколения строятся на основе технологии New Radio и будут разделены на две части, как и у предыдущего поколения: 5GC (Core Network)то есть базовую сеть и NG-RAN (Next Generation Radio Access Network), то есть сеть радиодоступа следующего поколения. Базовая сеть должна состоять из двух основных устройств, разделяющих служебные и пользовательские функции. Эти устройства так и называются, «функциями»: AMF (Access and Mobility Management Function), функция, отвечающая за предоставление доступа и управлением поддержания сигнала сети при перемещении абонента; UPF (User Plane Function), отвечающая за передачу пользовательского трафика.
Дополнительно, в архитектуру сети включены другие «функции»: SMF (Session Management function), функция управления сессиями, распределяет IP-адреса для пользовательских устройств, управляет и следит трафиком, проходящим через функцию пользовательской плоскости выбирает UPF для перемещения трафика к месту назначения; AUSF (Authentication Server Function), функция сервера аутентификации пользовательского устройства; UDM (Unified Data Function), представляет собой хранилище регистрационных данных, сведений о безопасности и различных подписках абонента; PCF (Policy Control Function), функция управления политиками, контролирующая единую политику поведения сети и политику поведения каждой плоскости сети (пользовательской и служебной); AF (Application Function), функция приложений, выполняющая запросы к функции управления сессиями, также имеет доступ к управлению зарядом батареи устройства.
Сеть радиодоступа состоит из двух видов базовых станций: gNB, работающие в сети пятого поколения и ng-eNB, работающие в сети четвертого (E-UTRAN) или предыдущего поколения. Оба вида базовых станций должны соединяться интерфейсом Xn, а соединение базовых станций с функциональными блоками – интерфейсом NG.
Также, как и в сетях LTE, интерфейс NG различается для устройств, взаимодействующих друг с другом. Всего в спецификации 3GPP TR 23.799, выпущенной в декабре 2016 года определено 15 видов интерфейсов NG, с нумерацией от 1 до 15. В статье не представляется возможным описать все 15 видов комплексов связи, поэтому автор приведет только пять из них. Так, NG1 представляет собой «опорную точку» между пользовательским устройством и AMF, NG2 – соединяет базовую станцию с AMF; также базовая станция соединяется по интерфейсу NG3 с функцией плоскости пользователя, которая, в свою очередь, соединяется по интерфейсу NG4 с функцией управления сессиями, а доступ в интернет и к услугам оператора предоставляется через интерфейс NG6. Функция приложений AF соединяется с функцией управления сессией через интерфейс NG5.
От сетей LTE в сети 5G перешли такие понятия, как плоскости пользователя и контроля, поэтому интерфейсы NG, связанные с пользователем, так же, как и в LTE, обозначают NG-U и, соответственно, NG-C для плоскости контроля, поэтому уровни протоколов (стеки) интерфейсов также делят только на пользовательские и служебные. Интерфейсы плоскости пользователя соединяют базовую станцию с UPF, а интерфейсы плоскости контроля (NG-C) – с AMF. Здесь нужно заметить, что NG-U обеспечивает негарантированную доставку (когда пользовательское устройство посылает элемент данных протокола (PDU) и не ждет в ответ отчет о доставке; гарантированная доставка – это подтверждение в виде отчета, что элемент данных получен), что существенно экономит время передачи данных.
Интерфейсы Xn и NG должны иметь открытые, доступные для всех производителей спецификации для взаимодействия с различными базовыми станциями. Здесь необходимо отметить, что некоторые группы ученых, работающие над разработкой требований и стандартов 5G, в частности, форум NGMN (Next Generation Mobile Networks), в своих отчетах придерживаются мнения о полной открытости всех технологий, то есть, все устройство сети, начиная с физического и заканчивая прикладным уровнем должно быть доступно всем пользователям. Также NGMN считает, что проектирование и строительство сети 5G должно проходить не каждым оператором отдельно, а совместно всеми операторами регионов.
Процесс работы в сети пятого поколения примерно такой: пользовательское устройство обнаруживает сеть с помощью встроенной антенны (этот этап остается неизменным еще со второго поколения и технологии GSM), сеть, то есть AMF через базовую станцию запрашивает служебные данные телефона.
Пользовательское устройство посылает свои регистрационные данные через базовую станцию в функцию доступа и управления мобильностью (AMF), эта функция сопоставляет регистрационные данные устройства с сервером, на котором содержатся данные всех абонентов и если предоставленные данные совпадают, доступ в сеть разрешается. После регистрации пользовательское устройство получает доступ к UPF, а через нее – к услугам сети.
Еще одно отличие сети пятого поколения – виртуализация услуг и обработка данных в облачных операционных системах – добавило еще одно понятие к определению архитектуры: помимо «Plane» — «плоскость», появилось понятие «Slicing» — «срез», означающее разные настройки (или характеристики сети) для отдельных пользователей и групп, а также для оборудования. Предполагается, что провайдер сети 5G будет создавать специальные шаблоны – виртуальные машины (NST, Network Slice Template), и пользователи смогут оптимизировать для себя эти шаблоны, то есть подключать требуемые услуги, арендовать программное обеспечение. Архитектура срезов не должна быть открытой, так как виртуальные машины, работающее удаленно (в «облаке», то есть в Центре Хранения Данных провайдера 5G) могут быть от разных производителей. Например, крупнейший поставщик проводной телефонии в Казахстане – АО «Казахтелеком» использует облачные сервисы от компании Microsoft (Hosted Lync, Hosted SharePoint, Hosted Exchange), а также виртуальный хостинг с операционными системами Windows (веб-сервер IIS) и Linux (веб-сервер Apache).
В 2016 году форум NGMN выпустил документ «Description of Network Slicing Concept», «Описание концепции разбиения сети», в которой логическая структура срезов состоит из трех частей (снизу вверх): уровня ресурсов, уровня экземпляра сетевого сегмента и уровня экземпляра службы.
К уровню ресурсов относятся все физические и логические ресурсы. Физические ресурсы – это все компоненты, из которых состоит сеть: базовые станции, системы хранения данных, сервера, маршрутизаторы, коммутаторы, даже кроссовое (соединительное оборудование, такое, как медный или оптоволоконный кабель является физическим ресурсом). Логические ресурсы – это сгруппированные по определенному признаку или для какой-либо цели физические ресурсы, например, к логическим ресурсам, предназначенным для виртуального хостинга (услуги, предоставляющей место для хранения данных на постоянно работающем, то есть находящемся в сети, компьютере-сервере) относятся: собственно, компьютер-сервер с операционной системой, система хранения данных – комплекс, состоящий из нескольких жестких дисков, соединенных друг с другом, коммутаторы, маршрутизаторы и соединительные кабели, а также программное обеспечение по требованию заказчика. Сетевые функции не относятся к ресурсам, они входят в состав среза сетевого сегмента. В то же время план сетевого сегмента, который представляет собой описание структуры и требуемых сетевых функций относится к логическим ресурсам.
Экземпляр сетевого сегмента – это и есть «Slice» — срез, который представляет собой набор характеристик, настроек, выделенных ресурсов для развертывания услуг и служб, предоставляемых оператором сети. Например, срез, предназначенный для обмена данными между машинами (датчиками, счетчиками) не требует системы хранения данных, только сервер, коммутатор и маршрутизатор, а также соединительные кабели, потому что для передачи сигнала от устройства к устройству иногда достаточно одного бита данных – 0 или 1. Если вспомнить процедуру хэндовера (перехода пользовательского устройства от одной базовой станции к другой), то по ней сразу видно, что базовые станции и пользовательское устройство обмениваются между собой текстовыми сообщениями, состоящими из одного – двух слов (например: HO REQUEST, HO RESPONSE и так далее). При этом срез для М2М (машина и машина) соединений должен обладать сверхнадежностью, то есть сообщение обязательно должно быть доставлено и сверхнизкую задержку, то есть сообщение должно быть доставлено очень быстро, например, если программа дистанционного управления автомобилем посылает сообщение на датчик автомобиля. Другой образец среза – для предоставления услуги интернет-телевидения наоборот, нуждается в системе хранения данных, нескольких серверах, маршрутизаторах и соединительном оборудовании для обеспечения постоянного доступа к мультимедийной услуге, которая также требует сверхнизкой задержки, но при этом для нее необязательна сверхнадежность, так как потеря нескольких пакетов данных может быть не замечена пользователем.
Сетевой сегмент может использовать различные ресурсы, состоять из нескольких логически завершенных подсетей, при этом сети могут использовать ресурсы не только своего среза, но и другого. Сетевой сегмент необходимо развертывать на виртуальной машине, потому что, благодаря гипервизорам (специальным программам, разделяющим физические ресурсы компьютеров-серверов на несколько логических составляющих) масштабируемость, то есть увеличение количества срезов (например, один срез – одна виртуальная машина) будет очень простой процедурой.
Уровень экземпляра службы – это конечный сервис или программа, предоставляемая пользователю. Экземпляры службы давно стали частью глобальной сети. Классический пример такой службы – почтовые сервисы, например Gmail, которая загружается через браузер и неотличима на вид от любого другого сайта, но она использует те же сетевые протоколы, что и Microsoft Outlook или другая автономная программа, установленная на компьютере и при запуске связывающаяся с почтовым ящиком через почтовые протоколы.
Сети пятого поколения физически должны иметь такую же простую структуру, как и сети LTE, то есть состоять только из базовой сети и сети радиодоступа. Но логически 5G гораздо более сложны по структуре: сохранилось горизонтальное разделение на пользовательскую и служебную плоскости, добавилось вертикальное разделение на срезы, расширилась роль компьютерного контроля, добавились новые логические элементы, такие, как функция контроля сессии или функция приложений.
Автор считает, что физическая структура сети пятого поколения еще несколько лет будет похожа на предыдущее поколение, потому что производителям пользовательского оборудования (телефоны, планшеты и так далее) необходимо обеспечить преемственность технологий, гарантирующую работу в разных сетях, тем более что на общей схеме устройства сети пятого поколения указаны два вида базовых станций. Также о плавном переходе от одного поколения связи к другому свидетельствует тот факт, что в спецификациях 3GPP в качестве способа модуляции используется Non-OFDM, который уже внедрен в сетях LTE Advanced.
Пятое поколение связи предоставит производителям и частным пользователям услуги, которые не предусматривались в сетях LTE или не функционировали надлежащим образом, такие, как взаимодействие между машинами, то есть использование всевозможных датчиков.
В заключение необходимо сказать, что для развертывания сетей пятого поколения в Казахстане, по мнению автора, наилучшим образом подходит компания АО «Казахтелеком», которой принадлежат 100% акций сотового оператора «Altel», предоставляющего услуги сотовой сети LTE и 75% акций сотового оператора «Kcell». Компания предлагает своим клиентам виртуальный хостинг, имеет несколько дата-центров в разных городах Республики. Если Международный Союз Электросвязи представит международной общественности утвержденные спецификации 5G (IMT-2020) в декабре 2019 года, то компания АО «Казахтелеком» сможет ввести в эксплуатацию сети пятого поколения к 2025 году.
Источник: habr.com
Сети LTE: структура и принцип работы
Сотовые сети стандарта GSM по своей структуре изначально не были предназначены для мобильного интернета. Соответственно, в наши дни операторы сотовой связи вынуждены с целью удовлетворения потребностей населения вкладывать огромные деньги в модернизацию своих сетей до 3G (UMTS), а теперь уже и до 4G (LTE). Само собой, данные капиталовложения сотовые компании щедро заимствуют из наших с вами карманов, однако их работа тоже при этом весьма не легка.
Сейчас, когда внедрение сетей третьего поколения еще до конца в России не закончено, операторы уже приступили к работе над сетями следующего поколения – 4G или LTE.
На фото первая базовая станция LTE от Yota в Сочи:
Сам термин LTE расшифровывается как Long Term Evolution и в переводе на русский означает «долгосрочная эволюция». Длительное время на роль связи 4G претендовал стандарт WiMAX, однако впоследствии был отодвинут на задний план как менее востребованный вариант быстрого беспроводного интернета.
LTE является следующим после 3G поколением мобильной связи и работает на базе IP-технологий. Основное отличие LTE от предшественников – высокая скорость передачи данных. Теоретически она составляет до 326,4 Мбит/с на прием (download) и 172,8 Мбит/с на передачу (upload) информации. При этом в международном стандарте указаны цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Данный стандарт связи четвертого поколения разработало и утвердило Международное партнерское объединение 3GPP.
Система кодирования последнего поколения — OFDM
Давайте разберемся, в чем же состоит главная особенность стандарта LTE. Так же как и в сетях 3G главным звеном в LTE можно назвать технологию кодирования и передачи данных OFDM-MIMO.
OFDM расшифровывается как Orthogonal Frequency-division Multiplexing и по-русски означает ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Это цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг от друга ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания. В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению «Быстрого преобразования Фурье».
Данная технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к вашему мобильному телефону. Что же касается обратного пути сигнала, т.е. уже от телефонного аппарата к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и в переводе означает мультиплексирование на одной несущей. Смысл ее в том, что при сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Для того чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.
Именно это устройство создало некоторые сложности с получением лицензии на территории России под сети LTE. И, тем не менее, как обычно бывает в нашей стране, несмотря на искусственно созданные сложности, Минкомсвязи России признал перспективным направлением развития сотовых сетей именно стандарт LTE. Однако при проведении тендера на распределение часто 2,3 – 2,4 ГГц в 40 регионах Российской Федерации методом радиодоступа была указана лишь технология OFDMA, что исключает, непосредственно, LTE, т.к. в последнем случае кроме OFDMA необходимо еще и SC-FDMA. Из этого в очередной раз следует полная некомпетентность российских чиновников в тех вопросах, которыми они занимаются.
MIMO — Multiple Input Multiple Output – представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.
Положение LTE в эфире
На данный момент под сети 4G уже зарезервированы диапазоны частот. Наиболее приоритетными принято считать частоты в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером является Китай со своим сотовым оператором China Mobile, уже выделившим нужный частотный диапазон и проводящий тестовое вещание. С учетом огромного объема местного потребления сотовой связи использование данной частоты обречено на успех и преобладание в Китае.
Другой перспективный диапазон частот – 2,5 ГГц применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая – доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получат возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых дорогих лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.
В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex — дуплексный канал с временным разделением), так и частотного — FDD (Frequency Division Duplex — дуплексный канал с частотным разделением). Например, сеть LTE, строящаяся в Китае, стандарта TD-LTE.
Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции.
Другое позитивное отличие LTE – большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE будут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.
Структура сетей четвертого поколения
Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом:
Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое.
К примеру, в соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегрируются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет.
Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN — Radio Access Network – выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемо-передающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть — Mesh Network – и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC — Radio Network Controller.
К тому же взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME — Mobility Management Entity — и сервисными шлюзами S-GW — Serving Gateway – осуществляется путем «многих со многими», что позволяет получить большую скорость связи с небольшими задержками.
Технология LTE против WiMAX
Наверняка многим из вас стало интересно, почему будущее именно за LTE? Ведь буквально год-два назад все считали стандартом 4G технологию WiMAX, хорошо известную такими провайдерами широкополосного беспроводного интернета, как Yota и Комстар.
В действительности стандарты LTE и WiMAX достаточно близки между собой. Они оба используют технологию кодирования OFDM и систему передачи данных MIMO. И в том, и в другом стандарте применяются FDD и TDD-дуплекирование при пропускной способности канала до 20 МГц. И обе из систем связи используют в роли своего протокола IP.
Соответственно, обе технологии в реальности одинаково хорошо применяют свой частотный диапазон и обеспечивают сравнимую скорость передачи данных интернет-доступа. Но, конечно, есть у них и кое-какие отличия.
Одним из таких отличий является гораздо более простая инфраструктура сети WiMAX, а, следовательно, и более надежная технически. Данная простота стандарта обеспечивается его предназначением исключительно для передачи данных. С другой стороны, «сложности» LTE нужны для обеспечения ее совместимости со стандартами предыдущих поколений – GSM и 3G. И данная совместимость нам с вами, безусловно, потребуется.
Существуют и другие детали в различии между LTE и WiMAX. Например, диспетчеризация радиочастотных ресурсов. В WiMAX она производится по технологии Frequency Diversity Scheduling, согласно которой поднесущие, предоставляемые абоненту, распределяются по всему спектру канала. Это необходимо для рандомизации и усреднения влияния частотно-селективных замираний на широкополосный канал.
В сетях LTE применена другая технология устранения частотно-селективных замираний. Она называется частотно-селективной диспетчеризацией ресурсов — Frequency Selective Scheduling. При этом для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей создаются индикаторы качества канала CQI — Channel Quality Indicator.
Еще одним очень важным моментом, связанным с планированием сетей связи массового использования – коэффициент переиспользования частот. Его роль – показывать эффективность использования доступной полосы радиочастот для каждой базовой станции в отдельности.
Базовая структура переиспользования частотного диапазона WiMAX состоит из 3-х частотных каналов. При использовании трехсекторной конфигурации сайтов (базовых станций определенного частотного диапазона), в каждом из секторов реализован один из 3-х частотных каналов. При этом коэффициент переиспользования частот равняется 3-м. Иными словами, в каждой из точек пространства имеется лишь треть радиочастотного диапазона.
Работа сотовой сети LTE (4G) производится с коэффициентом переиспользования частот равном 1. То есть, получается, что все базовые станции LTE работают на одной несущей. Внутрисистемные помехи в подобной системе сводятся к минимуму благодаря частотно-селективной диспетчеризации, гибкому частотному плану и координации помех между отдельными сотами. Абонентам в центре каждой соты могут даваться ресурсы из всей полосы свободного канала, а пользователям на краях сот предоставляются частоты только из определенных поддиапазонов.
Перечисленные выше особенности сетей LTE и WiMAX оказывают большое влияние на одну из их главных характеристик – степень радиопокрытия. Отталкиваясь от данного параметра определяется необходимое количество базовых станций для качественного покрытия конкретной территории. Соответственно, он напрямую влияет и на конечную стоимость строительства сетей LTE.
Согласно расчетом, сеть LTE способна обеспечить лучшую зону покрытия при одинаковом числе базовых станций, что является несомненным плюсом для всех операторов сотовой связи.
Источник: www.mobile-networks.ru
Технология строительства сетей lte
Пилипенко Александр Михайлович 1 , Ефремов Сергей Анатольевич 2
1 Южный федеральный университет, кандидат технических наук, доцент кафедры теоретических основ радиотехники
2 Южный федеральный университет, студент Института радиотехнических систем и управления
Аннотация
В работе рассмотрены особенности проектирования беспроводных сетей связи четвертого поколения (4G). Проведен сравнительный анализ стандартов 4G LTE-Advanced и WirelessMAN-Advanced и показаны преимущества технологии LTE. Описана структура сети связи стандарта LTE, проведен расчет энергетических характеристик сети и оценка количества базовых станций и емкости сети на примере города Таганрога. Выполнена оценка зависимости дальности связи от частоты при различных типах застройки.
Pilipenko Alexandr Mikhailovich 1 , Efremov Sergey Anatolyevich 2
1 Southern Federal University, candidate of Engineering Science, Associate Professor of the Fundamentals of Radio Engineering Department
2 Southern Federal University, student of the Institute of Radio Engineering Systems and Control
Abstract
In the paper the problems of design of the fourth generation wireless networks (4G) are considered. The comparative analysis of the 4G standards LTE-Advanced and WirelessMAN-Advanced is performed and the advantages of LTE technology are shown. The structure of LTE communication network is described, the energy characteristics of the network and the base stations number and network capacity are calculated for the city of Taganrog. The estimation of communication range dependence on frequency in different types of buildings is completed.
Библиографическая ссылка на статью:
Пилипенко А.М., Ефремов С.А. Проектирование беспроводной городской сети связи четвертого поколения // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/12/61436 (дата обращения: 08.10.2022).
Сети беспроводной связи четвертого поколения (4G) начали разрабатываться в 2000 году, а с 2010 года сети 4G внедряются во многих странах мира. В соответствии с требованиями Международного союза электросвязи (МСЭ) сети 4G (International Mobile Telecommunications Advanced – IMT-Advanced), должны обеспечивать скорости передачи данных до 100 Мбит/с для высокоподвижных абонентов (абоненты, перемещающиеся в поездах или автомобилях) и до 1 Гбит/с для абонентов с небольшой подвижностью (пешеходы и фиксированные абоненты) [1]. В 2010 году МСЭ утвердил технологии LTE-Advanced (LTE Release 10) и WirelessMAN-Advanced (WiMAX Release 2 или IEEE 802.16m) в качестве официальных стандартов связи четвертого поколения [2].
Проведем сравнительный анализ стандартов LTE-Advanced (LTE-A) и WirelessMAN-Advanced (WiMAX-2) исходя из перечисленных ниже технических характеристик беспроводных сетей связи, определяющих их эффективность и качество предоставляемых услуг [3 – 6]:
— диапазон частот, в пределах которого рекомендовано МСЭ и разрешено Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) развертывание беспроводной сети связи;
— максимальная спектральная эффективность – отношение максимальной скорости передачи информации к используемой полосе частот, измеряется в бит/с/Гц и определяется для линии связи от базовой станции к абоненту (линия «вниз» – downlink) и от абонента к базовой станции (линия «вверх» – uplink);
— латентность сети – время подготовки к передаче информации по каналу связи, включающее в себя время перехода абонентского оборудования из режима ожидания в активный режим передачи данных (Control plane latency – C-plane) и время, через которое данные от абонентского оборудования поступят на базовую станцию (User plane latency – C-plane);
— длительность хэндовера – время переключения активного соединения с одного канала на другой: а) внутри одной и той же несущей частоты (внутри несущей), б) между двумя разными несущими в одной полосе частот (между несущими в полосе), в) между двумя разными несущими, расположенными в разной полосе частот (между полосами).
Следует отметить, что кроме традиционной оценки максимальной спектральной эффективности в бит/с/Гц существуют и другие подходы к расчету этого показателя. Например, спектральная эффективность часто определяется как отношение скорости передачи данных всех абонентов сети в определенной географической области (в соте или на границе соты) к используемой полосе частот [4].
Основные технические характеристики сетей связи четвертого поколения приведены в таблице 1, из которой следует, что стандарты LTE-А и WiMAX-2 являются практически равноценными по большинству параметров. Кроме того, оба стандарта поддерживают схему MIMO с обратной связью (Closed Loop MIMO – CL-MIMO), при использовании которой в приемнике оцениваются характеристики канала распространения радиоволн, после чего информация о характеристиках канала посылается от приемника к передатчику. Это позволяет сформировать оптимальные диаграммы направленности многоэлементных антенн на передающей и приемной сторонах, так чтобы пространственные каналы наименьшим образом интерферировали между собой, что значительно повышает энергетический бюджет соединения.
Таблица 1. Основные технические характеристики стандартов 4G
Таким образом, технологии LTE-А и WiMAX-2 теоретически позволяют обеспечить сравнимую скорость передачи информации. С другой стороны, рассматриваемые технологии имеют некоторые отличия, представленные ниже.
Базовая структура сети WiMax основана на использовании трех частотных каналов и трехсекторной конфигурации сот. При этом в каждом из секторов сети WiMax используется один из трех частотных каналов (коэффициент переиспользования частот равен 3), что показано на рис. 1, а. [3, 7, 8].
Коэффициент переиспользования частот для базовой структуры сети LTE равен 1, т. е. все базовые станции работают на одной несущей. В этом случае внутрисистемные помехи минимизируются с помощью гибкого частотного плана, один из вариантов которого представлен на рис. 1, б. Для пользователей в центре любой соты могут выделяться ресурсы из всей полосы канала (серая зона), таким образом, технология LTE более эффективно использует выделенный спектр, чем WiMAX. Пользователям на краях сот выделяются разные частотные блоки (указаны соответствующим цветом на рис. 1, б), что позволяет минимизировать внутрисистемные помехи.
Инфраструктура сетей WiMAX более простая, чем сетей LTE и, следовательно, более надежная технически. С другой стороны, сети LTE совместимы со стандартами сотовой связи предыдущих поколений – GSM и UMTS. Например, сети LTE могут использовать для передачи речи ресурсы сетей GSM и UMTS, которые практически повсеместно внедрены на территории России [9]. Благодаря описанным выше достоинствам технология LTE в настоящее время используется подавляющим большинством операторов связи для построения сетей 4G на территории Российской Федерации. Технология WiMAX, в свою очередь, так и не получила широкого распространения в России.
Сеть LTE, структура которой показана на рис. 2, состоит из двух важнейших компонентов: сеть радиодоступа (Evolution UMTS Terrestrial Radio Access Network – E-UTRAN) и базовая сеть (System Architecture Evolution – SAE).
Сеть радиодоступа E-UTRAN состоит только из базовых станций – БС (evolved Node В – eNB), соединенных между собой по принципу «каждый с каждым» при помощи интерфейса Х2, поддерживающего хэндовер мобильного терминала в активном состоянии. Базовые станции выполняют функции управления радиоканалами, управления доступом, управления мобильностью и осуществляют динамическое распределение ресурсов.
Важнейшими элементами базовой сети SAE, иногда называемой ядром пакетной сети (Evolved Packet Core – ЕРС), являются узел управления мобильностью – УУМ (Mobility Management Entity – ММЕ) и узел уровня пользователя УУП (User Plane Entity – UPE). УУМ обеспечивает управление мобильностью абонентского терминала и распределяет сообщения вызова по базовым станциям с помощью протоколов плоскости управления (С-plane), а также отвечает за обеспечение безопасности сети и управление роумингом. Основными функциями УУП являются передача данных пользователей и взаимодействие с базовыми станциями согласно протоколам плоскости пользователя (U-plane), кроме того УУП обеспечивает шифрование потоков данных и коммутацию пакетов при обеспечении мобильности пользователя.
Основным отличием базовой сети SAE от базовой сети системы UMTS является максимально упрощенная структура и отсутствие дублирующих функций сетевых протоколов. Таким образом, базовая сеть SAE построена на основе сетей 3G , но позволяет обеспечить более высокие скорости передачи данных и низкие задержки с помощью оптимизации передачи данных.
Архитектура базовой сети SAE предоставляет как голосовые услуги, так и IP-услуги на основе коммутации пакетов. Доступ к базовой сети SAE может осуществляться через сети радиодоступа второго и третьего поколений (2G/3G) с помощью узла обслуживания абонентов (УОА) и 3GPP-шлюза, а также через сети радиодоступа неевропейских технологий (Wi-Fi, WiMAX) и через проводные IP-сети (ADSL+, FTTH, FTTB) с помощью IP-шлюза (шлюза пакетной коммутации). Шлюзы 3GPP и IP образуют единый узел привязки IASA (Inter Access System Anchor) для присоединения внешних IP-сетей.
Ниже описаны основные интерфейсы базовой сети SAE:
S1 – интерфейс между базовыми станциями и базовой сетью SAE, предоставляющий доступ к сети радиодоступа для передачи данных протоколов плоскостей пользователя и управления;
S2 – интерфейс, обеспечивающий передачу данных между базовой сетью и IP-сетями неевропейских технологий, поддерживает функции управления и мобильности;
S3 – интерфейс между УУМ/УУП и узлом обслуживания абонентов 2G/3G, обеспечивающий управление межсетевым хэндовером абонентских терминалов;
S4 – интерфейс, обеспечивающий передачу данных между 3GPP-шлюзом и узлом обслуживания абонентов 2G/3G;
S5a – интерфейс, обеспечивающий передачу данных между УУМ/УУП и 3GPP-шлюзом;
S5b – интерфейс между обеспечивающий передачу данных между шлюзами 3GPP и IP;
S6 – интерфейс, обеспечивающий доступ к серверу домашних абонентов (СДА) для аутентификации и авторизации пользователей;
S7 – интерфейс, обеспечивающий доступ к серверу тарификации абонентов (СТА) для управления установлением соединений с заданными параметрами на основе политики сети и тарификации;
SGi – интерфейс между узлом IASA и внешними IP-сетями, которые могут принадлежать как разным, так и одному оператору сотовой связи.
Рассмотрим основные этапы проектирования сети стандарта LTE на примере города Таганрога, который является крупным промышленным и культурным центром Ростовской области и юга России. Данная задача является актуальной для большинства провайдеров услуг связи, так как в настоящее время в Таганроге сети 4G развернуты только двумя операторами сотовой связи (МТС и Мегафон) притом, что потребности населения в высокоскоростном беспроводном доступе в Интернет постоянно растут с появлением новых мобильных устройств и разнообразных гаджетов.
Проведем анализ радиопокрытия сети связи. Вначале вычислим энергетический бюджет, который равен максимально допустимым потерям на линии (МДП). МДП – это разность между эквивалентной изотропной излучаемой мощностью (ЭИИМ) передатчика и минимальной мощностью сигнала на входе приемника, при которой обеспечивается нормальная демодуляция сигнала [10].
Для расчета энергетического бюджета проектируемой системы связи будем полагать, что для нее выделена полоса частот F = 20 МГц в диапазоне 2500 – 2690 МГц и применяется частотное дуплексирование (FDD), при котором системная полоса частот разделяется на 2 канала: 10 МГц для линии «вниз» (DL) и 10 МГц для линии «вверх» (UL).
В таблице 2 приведены характеристики линии «вниз» и линии «вверх» для случая, когда антенная система базовой станции имеет две передающие и две приемные антенны (режим MIMO 2×2 на линии «вниз»), а в качестве мобильной станции (МС) используется USB-модем (класс 3) имеющий одну передающую и две приемные антенны (режим MIMO 1×2 на линии «вверх») [10 – 13]. При расчете МДП на линии связи, кроме характеристик передатчиков и приемников, в таблице 2 также учитывался ряд других параметров и характеристик среды распространения, физический смысл которых описан ниже.
Запас на интерференционные помехи M Int позволяет учитывать влияние помех от соседних сот на БС и МС, которое особенно велико для МС, находящихся на границах сот. Величина M Int лежит в пределах 3…8 дБ [11].
Запас на проникновение в помещение/автомобиль M Build необходимо учитывать вследствие различного ослабления сигнала в зависимости от класса местности. Для диапазона 2600 МГц могут использоваться следующие значения запаса на проникновение: 22 дБ – в условиях плотной городской застройки; 17 дБ – в условиях средней городской застройки; 12 дБ – в условиях редкой застройки и в пригороде; 8 дБ – в сельской местности, в парке и в автомобиле на открытой местности [10].
Запас на затенение M Shade учитывает ослабление сигнала вследствие движения МС, так как при этом часто происходит потеря прямой видимости между МС и БС. Стандартное значение M Shade = 8 дБ [13].
Необходимо отметить, что приведенным в таблице 2 значениям МДП соответствует минимальная скорость передачи данных на линии «вверх» – 128 кбит/с, на линии «вниз» – 4200 кбит/с при условии средней городской застройки [10].
Источник: web.snauka.ru
Технологии широкополосного мобильного доступа в сетях LTE
Набиева, А. А. Технологии широкополосного мобильного доступа в сетях LTE / А. А. Набиева, А. К. Зильгараева. — Текст : непосредственный // Технические науки в России и за рубежом : материалы III Междунар. науч. конф. (г. Москва, июль 2014 г.). — Т. 0. — Москва : Буки-Веди, 2014. — С. 38-41. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/90/5960/ (дата обращения: 14.10.2022).
В статье рассматриваются возможности технологии широкополосного доступа в сетях нового поколения LTE
Появление новых услуг и совершенствование технических возможностей устройств означает, что объемы трафика в сотовых сетях и потребительский спрос на высокоскоростную передачу данных будет возрастать с беспрецедентной скоростью. Так, трафик данных в сетях мобильной широкополосной связи демонстрирует практически экспоненциальный рост. Уже в 2009 году объемы мобильного трафика данных превысили объем трафика голосовой связи. То есть передача данных стала преобладающим видом трафика в мобильных сетях [1].
До 2014 года в сетях мобильной связи ожидается ежегодное удвоение трафика данных. Если экстраполировать эту тенденцию в будущее, то можно предположить, что в долгосрочной перспективе трафик данных увеличится в несколько сотен раз.
Сети мобильной связи должны пропускать трафик в прогнозируемых объемах и своевременно удовлетворять растущий потребительский спрос на высокоскоростную передачу данных. Крайне важную роль в достижении этой цели играет выбор эффективной технологии. В настоящее время существуют несколько технологий, способных решить эту задачу.
Одним из вариантов является эволюция технологии 3G/WCDMA на основе HSPA. Сегодня во всем мире работает более 330 сетей мобильной связи с поддержкой HSPA, которые обслуживают более 375 миллионов абонентов [3]. Реальные скорости передачи данных в них составляют порядка нескольких Мбит/с, но новейшие спецификации HSPA уже поддерживают пиковые скорости передачи данных до 80 Мбит/с. HSPA продолжает развиваться и будет оставаться в высшей степени эффективной и конкурентоспособной технологией радиодоступа.
Параллельно с HSPA, консорциумом 3GPP была стандартизирована технология LTE, полностью удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к 4G. LTE представляет собой технологию на основе OFDM-модуляции, поддерживающую масштабируемую ширину полосы пропускания до 20 МГц и усовершенствованную передачу с нескольких антенн, предусматривающую формирование диаграммы направленности и пространственное мультиплексирование до четырех передающих антенн в нисходящем канале.
Как показано на рис. 2, технология LTE основана на «плоской» сетевой архитектуре, при которой базовые станции (или — eNodeB в терминологии LTE) напрямую подключены к усовершенствованной пакетной опорной сети (EPC). Со стороны пользователя соединение устанавливается с обслуживающим шлюзом (SGW), с управляющей стороны — с системой поддержки мобильности (MME).
Рис. 1. Архитектура сети LTE
Технология LTE пережила целый ряд этапов развития с момента выхода первоначального стандарта, принятого консорциумом 3GPP — так называемого 3GPP Релиза 8. Для дальнейшего улучшения эксплуатационных характеристик и расширения возможностей технологии в апреле 2008 г. консорциум 3GPP начал работу над Релизом 10. Одной из задач было достижение полного соответствия технологии LTE требованиям стандарта IMT-Advanced, установленного для 4G Международным союзом электросвязи (ITU), что позволило бы с полным правом называть LTE технологией 4G. По этой причине Релиз 10 LTE также называется LTE-Advanced (усовершенствованная технология LTE), хотя важно подчеркнуть, что LTE-Advanced — это не новая технология, а всего лишь наименование, присваиваемое стандарту LTE, начиная с Релиза 10.
В Релизе 10 возможности LTE были расширены сразу в нескольких направлениях. Благодаря реализации новых функций сети LTE позволяют операторам пропускать бóльший трафик при поддержке более высоких скоростей передачи данных, а, следовательно, являются ключевым элементом для создания сетей широкополосного мобильного доступа в будущем.
Расширение полос частот и агрегация спектра
Операторы все чаще сталкиваются с необходимостью поддержки более высоких скоростей передачи данных конечным пользователям. Для этого в Релизе 10 упрощена агрегация несущих частот, что позволяет параллельно передавать данные на нескольких несущих частотах LTE с каждого терминала и на каждый терминал. При этом расширяется общая полоса частот и повышается скорость передачи данных конечным пользователям. Поддерживается агрегация до пяти несущих полос, по 20 МГц каждая, что позволяет получить общую ширину полосы до 100 МГц как для нисходящего, так и для восходящего каналов (см. схему слева на рис. 2).
Рис. 2. Агрегация соседних несущих (слева) частот и агрегация полос на разнесенных частотах (справа)
Подобная внеполосная агрегация частот, или агрегация спектра, представленная справа на рис. 2, позволяет операторам с фрагментированными спектрами получать более широкие полосы частот, обеспечивая более высокие скорости передачи данных конечным пользователям и повышая эффективность использования всего доступного спектра.
Расширенные возможности многоантенной передачи
В Релизе 10 возможности многоантенной передачи по нисходящему каналу расширены за счет поддержки пространственного мультиплексирования до восьми передающих антенн и, соответственно, восьми передающих трактов. В сочетании с расширением полосы частот до 100 МГц за счет агрегации частот это позволяет достичь пиковых скоростей передачи данных порядка 3 Гбит/с, или 30 бит/с на Герц.
В 3GPP Релизе 10 поддерживается функция ретрансляции, что позволяет
мобильным терминалам обмениваться данными с сетью через узел ретрансляции, соединенный по беспроводной связи с донорным узлом eNodeB, с использованием технологии радиодоступа LTE и спектра LTE, как показано на рис. 3.
Рис. 3. Функция ретрансляции LTE
С точки зрения терминала узел ретрансляции представляется «обычной» базовой станцией. Это означает, что устаревшие пользовательские устройства также могут подключаться к сети через узел ретрансляции.
Функция ретрансляции может стать одним из способов быстрого и экономически эффективного расширения покрытия сети LTE. Сюда входят как расширение зоны обслуживания, так и увеличение скорости передачи данных.
Расширенная поддержка гетерогенных сетей
Уплотнение сети радиодоступа может способствовать удовлетворению будущих потребностей в трафике и скорости передачи данных. Как показано на рис. 4, это может быть осуществлено за счет установки дополнительных маломощных пикосот, которые расширяют возможности сети с точки зрения передачи большего объема трафика и поддержки повышенной скорости передачи данных при необходимости.
Рис. 4. Развёртывание сети HetNet
Развертывание подобных гетерогенных (или неоднородных) сетей (HetNet) в существующих сетях мобильной связи, в том числе в сетях LTE ранней версии, возможно уже в настоящее время. При этом в Релизе 10 реализованы функции, которые могут использоваться для дополнительного подавления взаимных помех от сот разных уровней, что расширяет возможности применения сетей HetNet.
В настоящее время сети LTE находятся в коммерческой эксплуатации параллельно с сетями HSPA. Новая версия технологии LTE, также называемая LTE-Advanced или 3GPP Релиз 10, предусматривает расширение полосы частот и агрегацию спектра, имеет расширенные возможности многоантенной передачи данных, поддерживает функции ретрансляции, а также развертывание гетерогенных сетей (HetNet).
Эксплуатационные характеристики и функциональные возможности LTE соответствуют требованиям к технологии IMT-Advanced, установленным Международным союзом электросвязи (ITU), а во многих аспектах превосходят эти требования. Таким образом, технология LTE — отличное решение для создания мобильных широкополосных сетей — как для нужд сегодняшнего дня, так и с перспективой на будущее.
1. 4G — Широкополосная мобильная передача данных. Аналитический обзор Ericsson, 2011
2. Гельгор А. Л., Попов Е. А. Технология LTE мобильной передачи данных, Учебное пособие, С-П., изд. Политехнического университета — 2011
Основные термины (генерируются автоматически): LTE, HSPA, сеть, ITU, мобильная связь, функция ретрансляции, агрегация спектра, высокая скорость передачи данных, Релиз, узел ретрансляции.
Похожие статьи
Моделирование дальности действия и пропускной способности.
Высокие скорости передачи данных в сетях LTE достигаются путем применения модуляций высокого порядка. В сетях LTE предусматривается использование трех видов модуляции сигнала: квадратурная фазовая модуляция (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK).
Исследование использования новых стандартов сотовой связи.
Исходными данными будут являться: тип передаваемых данных — VoIP, скорость передачи: от 39,7 кбит/с, полоса пропускания системы: Δf: 10
Правила применения оборудования систем базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта LTE.
Сети следующего поколения NGN стандарта GSM — от 2G до 6G
Миллиметровый спектр радиоволн передает большой объем данных на высоких скоростях, но он не охватывает низкочастотный диапазон радиоволн, на которых работают сети LTE и плохо проходит через препятствия стен зданий и других сооружений.
Моделирование качества обслуживания вызовов.
Технологии широкополосного мобильного доступа в сетях LTE. мобильным терминалам обмениваться данными с сетью через узел ретрансляции
GSM, GPRS, EDGE, GMSK, BTS, мобильный телефон, мобильная связь, высокая частота, базовая станция, речевой сигнал.
базовой станции в мобильной сети Long-term Evolution (LTE).
Технологии широкополосного мобильного доступа в сетях LTE. LTE представляет собой технологию на основе OFDM-модуляции, поддерживающую масштабируемую ширину полосы пропускания до 20 МГц. Рис. 3. Функция ретрансляции LTE.
Программно-аппаратный комплекс регистрации пользователей.
Технология беспроводной связи в сотовых сетях и передачи данных по таким сетям (например, GPRS, EDGE, WCDMA и HSPA) остается. Был выбран второй вариант, а стандарт получил название UMTS LTE (буквально «долговременное развитие технологии UMTS»).
Некоторые технологии шифрования, применяемые в сотовых.
Разработка сетей LTE (Long-Time Evolution) началась 2004 году.
сокращение задержек при установке соединений и передаче данных
A3 – это алгоритм, применяемый в процессе аутентификации, в глобальном цифровом стандарте для мобильной сотовой связи.
Позиционирование и взаимодействие в беспроводных сенсорных.
Высокие скорости передачи данных в сетях LTE достигаются путем применения модуляций высокого порядка. Для расчета пропускной способности базовой станции в LTE сети для начала необходимо ознакомиться со структурой организации данных.
Волоконно-оптические системы передачи и интернет вещей
LTE, HSPA, сеть, мобильная связь, ITU. Сети NGN. Текущее состояние и перспективные пути оптимизации трафика в сетях доступа.
Источник: moluch.ru