LTE желісін жақында 3GPP консорциумы мақұлдады. Мұндай әуе интерфейсін пайдалану арқылы деректерді берудің максималды жылдамдығы, пакеттерді қайта жіберудің кешігуі және спектрлік тиімділік бойынша бұрын-соңды болмаған өнімділікке ие желіні алуға болады. Авторлардың айтуынша, LTE желісінің іске қосылуы радио спектрін, көп антенналық технологияны, арналарды бейімдеу, жоспарлау механизмдерін, деректерді қайта жіберуді ұйымдастыру мен қуатты басқаруды икемді пайдалануға мүмкіндік береді.
Бас тарих
HSPA жоғары жылдамдықты пакеттік деректер технологиясына негізделген мобильді кең жолақты ұялы желі пайдаланушылары қазірдің өзінде кеңінен қабылдап үлгерді. Дегенмен, олардың қызметін одан әрі жетілдіру қажет, мысалы, деректерді беру жылдамдығын арттыру, кідіріс уақытын азайту, сондай-ақ жалпы желі сыйымдылығын арттыру, өйткені пайдаланушылардың талаптарымұндай байланыс қызметтері үнемі өсіп келеді. Дәл осы мақсат үшін HSPA Evolution және LTE радио интерфейстерінің спецификациясын 3GPP консорциумы жасады.
Алдыңғы нұсқалардан негізгі айырмашылықтар
LTE желісі бұрын жасалған 3G жүйесінен жақсартылған техникалық сипаттамаларымен ерекшеленеді, оның ішінде секундына 300 мегабиттен астам деректерді беру жылдамдығы, пакетті қайта жіберу кідірісі 10 миллисекундтан аспайды және спектрлік тиімділік өзгерді. әлдеқайда жоғары. LTE желілерін құру жаңа жиілік диапазонында да, жұмыс істеп тұрған операторларда да жүзеге асырылуы мүмкін.
Бұл радиоинтерфейс операторлар қазіргі уақытта бар стандарттар жүйесінен бірте-бірте ауысатын шешім ретінде орналастырылған, бұл 3GPP және 3GPP2. Және бұл интерфейсті әзірлеу IMT-Advanced 4G желілік стандартын, яғни жаңа буынды қалыптастыру жолындағы өте маңызды кезең болып табылады. Шын мәнінде, LTE спецификациясында бастапқыда 4G жүйелеріне арналған мүмкіндіктердің көпшілігі бар.
Радио интерфейсін ұйымдастыру принципі
Радиобайланыстың өзіне тән ерекшелігі бар, ол радиоарна сапасы уақыт пен кеңістікте тұрақты емес, жиілікке байланысты. Бұл жерде радиотолқындардың көп жолақты таралуы нәтижесінде байланыс параметрлері салыстырмалы түрде тез өзгеретінін айту керек. Радиоарна бойынша ақпарат алмасудың тұрақты жылдамдығын сақтау үшін әдетте азайтудың бірқатар әдістері қолданыладыұқсас өзгерістер, атап айтқанда әртүрлі тасымалдау әдістері. Сонымен қатар, ақпараттық пакеттерді беру процесінде пайдаланушылар бит жылдамдығының қысқа мерзімді ауытқуын әрдайым байқай алмайды. LTE желісінің режимі радиоқабылдағыштың негізгі принципі ретінде кез келген уақытта қол жетімді радиоресурстарды барынша тиімді пайдалануды қамтамасыз ету үшін радиоарна сапасына қысқарту емес, жылдам өзгерістер енгізуді қарастырады. Бұл жиілік пен уақыт домендерінде OFDM радиоқабылдау технологиясы арқылы жүзеге асырылады.
LTE желілік құрылғы
Оның қандай жүйе екенін оның қалай ұйымдастырылғанын түсіну арқылы ғана түсінуге болады. Ол бірнеше тар жолақты қосалқы тасымалдаушылар арқылы деректерді беруді көздейтін кәдімгі OFDM технологиясына негізделген. Соңғысын циклдік префикспен бірге пайдалану OFDM негізіндегі байланысты радиоарна параметрлерінің уақыт дисперсиясына төзімді етуге мүмкіндік береді, сонымен қатар қабылдау жағында күрделі эквалайзерлердің қажеттілігін іс жүзінде жоюға мүмкіндік береді. Бұл жағдай төмен байланысты ұйымдастыру үшін өте пайдалы болып шықты, өйткені бұл жағдайда негізгі жиілікте қабылдағыштың сигналдарды өңдеуін жеңілдетуге болады, бұл терминалдық құрылғының өзіндік құнын төмендетуге мүмкіндік береді. тұтынатын қуат ретінде. Бұл 4G LTE желісін көп ағынмен бірге пайдаланған кезде өте маңызды.
Сәулелену қуаты төмен байланысқа қарағанда айтарлықтай төмен болатын жоғары сілтеме жұмысқа міндетті түрде қосылуды талап етедіқамту аймағын ұлғайту, қабылдау құрылғысының қуат тұтынуын, сондай-ақ оның құнын төмендету үшін ақпаратты берудің энергияны үнемдейтін әдісі. Жүргізілген зерттеулер қазіргі уақытта жоғары байланыс LTE үшін, дискретті Фурье түрлендіру заңына сәйкес дисперсиясы бар OFDM түріндегі ақпаратты таратудың бір жиілікті технологиясы қолданылатынына әкелді. Бұл шешім кәдімгі модуляциямен салыстырғанда орташа және максималды қуат деңгейлерінің төмен қатынасын қамтамасыз етеді, бұл энергия тиімділігін арттырады және терминалдық құрылғылардың дизайнын жеңілдетеді.
ODFM технологиясына сәйкес ақпаратты беру кезінде пайдаланылатын негізгі ресурс OFDM таңбалар жиынына сәйкес келетін уақыттық жиілік желісі және уақыт пен жиілік доменіндегі ішкі тасымалдаушылар ретінде көрсетілуі мүмкін. LTE желісінің режимі мұнда деректерді берудің негізгі элементі ретінде 180 килогерц жиілік диапазонына және бір миллисекунд уақыт аралығына сәйкес келетін екі ресурс блогы пайдаланылады деп болжайды. Жиілік ресурстарын біріктіру, код жылдамдығын және модуляция ретін таңдауды қоса, байланыс параметрлерін орнату арқылы деректер жылдамдығының кең ауқымын жүзеге асыруға болады.
Спецификациялар
Егер LTE желілерін қарастыратын болсақ, оның не екені белгілі түсініктемелерден кейін белгілі болады. Мұндай желінің радиоинтерфейсі үшін қойылған жоғары мақсаттарға жету үшін оны әзірлеушілер бірқатар маңызды нәрселерді ұйымдастырдысәттері мен функционалдығы. Олардың әрқайсысы желі сыйымдылығы, радио қамту, кешігу уақыты және деректерді беру жылдамдығы сияқты маңызды көрсеткіштерге қалай әсер ететінін егжей-тегжейлі көрсетумен төменде сипатталады.
Радио спектрін пайдаланудағы икемділік
Нақты географиялық аймақта жұмыс істейтін заңнамалық нормалар ұялы байланыстың қалай ұйымдастырылатынына әсер етеді. Яғни, олар әртүрлі жиілік диапазонында жұпталмаған немесе жұптастырылған диапазондар арқылы әртүрлі ені бойынша бөлінген радио спектрін тағайындайды. Қолданудың икемділігі LTE радио спектрінің маңызды артықшылықтарының бірі болып табылады, бұл оны әртүрлі жағдайларда пайдалануға мүмкіндік береді. LTE желісінің архитектурасы әртүрлі жиілік диапазонында жұмыс істеуге ғана емес, сонымен қатар әртүрлі ені бар жиілік диапазондарын пайдалануға мүмкіндік береді: 1,25-тен 20 мегагерцке дейін. Бұған қоса, мұндай жүйе сәйкесінше уақыт пен жиілік дуплексін қолдайтын жұпталмаған және жұпталған жиілік диапазонында жұмыс істей алады.
Егер терминалдық құрылғылар туралы айтатын болсақ, онда жұптастырылған жиілік диапазондарын пайдаланған кезде құрылғы толық дуплексті немесе жартылай дуплексті режимде жұмыс істей алады. Терминал әртүрлі уақытта және әртүрлі жиілікте деректерді қабылдайтын және жіберетін екінші режим дуплексті сүзгі сипаттамаларына қойылатын талаптарды айтарлықтай төмендететіндігімен тартымды. Осының арқасында терминалдық құрылғылардың құнын төмендетуге болады. Бұған қоса, аз дуплексті аралықпен жұптастырылған жиілік жолақтарын енгізу мүмкін болады. желілер екені белгілі болдыLTE ұялы байланысын жиілік спектрінің кез келген дерлік таратуында ұйымдастыруға болады.
Радио спектрін икемді пайдалануға мүмкіндік беретін радиоқабылдау технологиясын жасаудағы жалғыз қиындық байланыс құрылғыларын үйлесімді ету болып табылады. Осы мақсатта LTE технологиясы әртүрлі ені мен әртүрлі дуплексті режимдердің жиілік диапазондарын пайдалану жағдайында бірдей кадр құрылымын жүзеге асырады.
Көп антенналық деректерді жіберу
Ұялы байланыс жүйелерінде мультиантенналық хабар таратуды қолдану олардың техникалық сипаттамаларын жақсартуға, сондай-ақ абоненттік қызмет көрсету тұрғысынан мүмкіндіктерін кеңейтуге мүмкіндік береді. LTE желісінің қамтуы көп антенналық таратудың екі әдісін қолдануды көздейді: әртүрлілік және көп ағынды, оның ерекше жағдайы ретінде тар радиосәулені қалыптастыру болып табылады. Әртүрлілікті екі антеннадан келетін сигнал деңгейін теңестіру тәсілі ретінде қарастыруға болады, бұл әр антеннадан бөлек қабылданатын сигналдар деңгейіндегі терең ауытқуларды жоюға мүмкіндік береді.
LTE желісін толығырақ қарастырайық: бұл не және ол осы режимдердің барлығын қалай пайдаланады? Мұндағы берілістің әртүрлілігі төрт антеннаны бір уақытта пайдаланған кезде жиілік ығысуымен уақыттың әртүрлілігімен толықтырылатын деректер блоктарын кеңістіктік-жиілік кодтау әдісіне негізделген. Әртүрлілік әдетте сілтеме күйіне байланысты жоспарлау функциясын қолдану мүмкін емес жалпы төмен сілтемелерде пайдаланылады. Бола тұражіберу әртүрлілігін VoIP трафигі сияқты пайдаланушы деректерін жіберу үшін пайдалануға болады. Мұндай трафиктің салыстырмалы түрде төмен қарқындылығына байланысты, бұрын айтылған жоспарлау функциясымен байланысты қосымша үстеме шығындарды ақтауға болмайды. Деректердің әртүрлілігі арқылы ұяшықтардың радиусы мен желі сыйымдылығын арттыруға болады.
Бір радиоарна бойынша бірқатар ақпараттық ағындарды бір уақытта жіберуге арналған көп ағынды жіберу сәйкесінше терминалдық құрылғыда және базалық желі станциясында орналасқан бірнеше қабылдау және жіберу антенналарын пайдалануды қамтиды. Бұл деректерді берудің максималды жылдамдығын айтарлықтай арттырады. Мысалы, егер терминалдық құрылғы төрт антеннамен жабдықталған болса және мұндай нөмір базалық станцияда болса, онда бір радиоарна арқылы төрт деректер ағынын бір уақытта жіберуге әбден болады, бұл оның өткізу қабілетін төрт есе арттыруға мүмкіндік береді..
Егер сіз шағын жұмыс жүктемесі немесе шағын ұяшықтары бар желіні пайдалансаңыз, көп ағынның арқасында сіз радиоарналар үшін жеткілікті жоғары өткізу қабілетіне қол жеткізе аласыз, сонымен қатар радио ресурстарын тиімді пайдалана аласыз. Үлкен ұяшықтар мен жүктеменің жоғары дәрежесі болса, арна сапасы көп ағынды жіберуге мүмкіндік бермейді. Бұл жағдайда деректерді бір ағында жіберуге арналған тар сәулені қалыптастыру үшін бірнеше жіберу антенналарын пайдалану арқылы сигнал сапасын жақсартуға болады.
Егер қарастырсақLTE желісі - бұл жоғары тиімділікке қол жеткізу үшін не береді - содан кейін әртүрлі жұмыс жағдайларында жоғары сапалы жұмыс үшін бұл технология бір уақытта берілетін ағындар санын үнемі реттеуге мүмкіндік беретін бейімделген көп ағынды беруді жүзеге асырады деген қорытындыға келген жөн. үнемі өзгеріп отыратын арна күйінің байланыстарына сәйкес. Жақсы байланыс жағдайларында төрт деректер ағынына дейін бір уақытта жіберуге болады, бұл 20 мегагерц өткізу қабілеттілігімен секундына 300 мегабитке дейінгі беру жылдамдығына жетеді.
Егер арна жағдайы соншалықты қолайлы болмаса, онда жіберу азырақ ағындар арқылы жүзеге асырылады. Бұл жағдайда антенналар тар сәулені қалыптастыру үшін пайдаланылуы мүмкін, жалпы қабылдау сапасын жақсартады, бұл сайып келгенде жүйенің сыйымдылығын арттыруға және қызмет көрсету аймағын кеңейтуге әкеледі. Үлкен радиоқамту аймақтарын немесе деректерді жоғары жылдамдықпен жіберуді қамтамасыз ету үшін тар сәулемен бір деректер ағынын беруге немесе жалпы арналарда деректер алуан түрлілігін пайдалануға болады.
Байланыс арнасын бейімдеу және жіберу механизмі
LTE желілерінің жұмыс істеу принципі жоспарлау деректерді беру үшін пайдаланушылар арасында желі ресурстарын бөлуді білдіреді деп болжайды. Бұл төменгі және жоғарғы арналардағы динамикалық жоспарлауды қамтамасыз етеді. Ресейдегі LTE желілері қазіргі уақытта байланыс арналары мен жалпы теңгерімдегідей етіп конфигурацияланғанжалпы жүйе өнімділігі.
LTE радио интерфейсі байланыс арнасының күйіне байланысты жоспарлау функциясының орындалуын болжайды. Ол жоғары ретті модуляцияны қолдану, қосымша ақпарат ағындарын беру, арналарды кодтау дәрежесін төмендету, қайта жіберу санының азаюы арқылы қол жеткізілетін жоғары жылдамдықта деректерді беруді қамтамасыз етеді. Бұл үшін салыстырмалы түрде жақсы байланыс жағдайларымен сипатталатын жиілік пен уақыт ресурстары пайдаланылады. Деректердің кез келген нақты көлемін тасымалдау қысқа мерзімде жүзеге асырылатыны белгілі болды.
Ресейдегі LTE желілері, басқа елдердегідей, бірдей уақыт аралықтарынан кейін шағын пайдалы жүктемесі бар пакеттерді қайта бағыттаумен айналысатын қызметтердің трафигі сигналдық трафик көлемін ұлғайту қажет ететіндей етіп салынған. бұл динамикалық жоспарлау үшін қажет. Ол тіпті пайдаланушы тарататын ақпарат көлемінен де асып кетуі мүмкін. Сондықтан LTE желісін статикалық жоспарлау сияқты нәрсе бар. Бұл не екені, егер пайдаланушыға ішкі кадрлардың белгілі бір санын жіберуге арналған РЖ ресурсы бөлінгенін айтсақ, түсінікті болады.
Бейімдеу механизмдерінің арқасында динамикалық сілтеме сапасы бар арнадан «мүмкін болатынның бәрін сығуға» болады. Ол LTE желілерімен сипатталатын байланыс жағдайларына сәйкес арналарды кодтау және модуляция схемасын таңдауға мүмкіндік береді. Мұның не екені оның жұмысына әсер етеді десек, белгілі боладыдеректерді жіберу жылдамдығы, сондай-ақ арнадағы қателердің ықтималдығы туралы.
Қосу қуаты және реттеу
Бұл аспект желі сыйымдылығын арттыру, байланыс сапасын жақсарту, радиоқабылдау аймағын ұлғайту және қуат тұтынуды азайту үшін терминалдар шығаратын қуат деңгейін бақылауға қатысты. Осы мақсаттарға жету үшін қуатты басқару механизмдері радио кедергілерді азайта отырып, пайдалы кіріс сигналының деңгейін барынша арттыруға тырысады.
Beeline және басқа операторлардың LTE желілері жоғары байланыс сигналдары ортогональды болып қалады деп есептейді, яғни бір ұяшықты пайдаланушылар арасында, кем дегенде, тамаша байланыс жағдайлары үшін өзара радио кедергі болмауы керек. Көрші ұяшықтарды пайдаланушылар жасайтын кедергі деңгейі эмитенттік терминалдың қай жерде орналасқанына, яғни ұяшыққа барар жолда оның сигналының әлсіреуіне байланысты. Megafon LTE желісі дәл осылай орналастырылған. Мұны айту дұрыс болар еді: терминал көрші ұяшыққа неғұрлым жақын болса, онда ол жасайтын кедергі деңгейі соғұрлым жоғары болады. Көрші ұяшықтан алысырақ орналасқан терминалдар оған жақын орналасқан терминалдарға қарағанда күшті сигналдарды жібере алады.
Сигналдардың ортогоналдылығына байланысты жоғары байланыс бір ұяшықтағы бір арнадағы әртүрлі күштік терминалдардан сигналдарды мультиплекстей алады. Бұл сигнал деңгейінің секірулерін өтеудің қажеті жоқ дегенді білдіреді,радиотолқындардың көп жолды таралуына байланысты пайда болады және оларды байланыс арналарын бейімдеу және жоспарлау механизмдерін пайдалана отырып, деректерді беру жылдамдығын арттыру үшін пайдалануға болады.
Дерек релесі
Украинадағы кез келген дерлік байланыс жүйесі және LTE желілері ерекшелік емес, мезгіл-мезгіл деректерді беру процесінде қателіктер жібереді, мысалы, сигналдың өшуі, кедергі немесе шуыл салдарынан. Қателерден қорғау жоғары сапалы байланысты қамтамасыз етуге арналған жоғалған немесе бүлінген ақпарат бөліктерін қайта жіберу әдістерімен қамтамасыз етіледі. Деректер релесі хаттамасы тиімді ұйымдастырылған жағдайда радиоресурс әлдеқайда ұтымды пайдаланылады. Жоғары жылдамдықты ауа интерфейсін барынша пайдалану үшін LTE технологиясында Hybrid ARQ жүзеге асыратын динамикалық тиімді екі қабатты деректер релесі жүйесі бар. Ол жоғары сенімділікті таңдамалы қайталау протоколымен толықтырылған кері байланысты қамтамасыз ету және деректерді қайта жіберу үшін қажетті төмен шығындарды ұсынады.
HARQ протоколы қабылдау құрылғысын кез келген нақты қателерді түзетуге мүмкіндік беретін артық ақпаратпен қамтамасыз етеді. HARQ хаттамасы арқылы қайта жіберу қателерді жою үшін қайта жіберу жеткіліксіз болған кезде қажет болуы мүмкін қосымша ақпараттың пайда болуына әкеледі. HARQ протоколымен түзетілмеген пакеттерді қайта жіберу арқылы жүзеге асырыладыARQ протоколын пайдалану. iPhone телефонындағы LTE желілері жоғарыдағы принциптерге сәйкес жұмыс істейді.
Бұл шешім пакетті аударудың ең аз кідірісіне төмен шығындармен кепілдік беруге мүмкіндік береді, бұл ретте байланыстың сенімділігіне кепілдік беріледі. HARQ протоколы қателердің көпшілігін анықтауға және түзетуге мүмкіндік береді, бұл ARQ протоколын өте сирек қолдануға әкеледі, өйткені бұл айтарлықтай үстеме шығындармен, сондай-ақ пакетті аудару кезінде кешігу уақытының ұлғаюымен байланысты.
Базалық станция - бұл екі хаттаманың қабаттары арасындағы тығыз байланысты қамтамасыз ететін осы екі протоколды да қолдайтын соңғы түйін. Мұндай архитектураның әртүрлі артықшылықтарының қатарында HARQ жұмыс істегеннен кейін қалған қателерді жоюдың жоғары жылдамдығы, сондай-ақ ARQ хаттамасы арқылы жіберілетін ақпараттың реттелетін көлемі жатады.
LTE радио интерфейсі негізгі құрамдастарының арқасында жоғары өнімділікке ие. Радио спектрін пайдаланудың икемділігі осы радио интерфейсін кез келген қолжетімді жиілік ресурсымен пайдалануға мүмкіндік береді. LTE технологиясы жылдам өзгеретін байланыс жағдайларын тиімді пайдалануға мүмкіндік беретін бірқатар мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді. Сілтеме күйіне байланысты жоспарлау функциясы пайдаланушыларға ең жақсы ресурстарды береді. Көп антенналық технологияларды қолдану сигналдың өшуі төмендеуіне әкеледі және арналарды бейімдеу механизмдерінің көмегімен белгілі бір жағдайларда оңтайлы байланыс сапасына кепілдік беретін кодтау және сигналды модуляциялау әдістерін қолдануға болады.
