Ciekawy

Co to jest LTE: samouczek i przegląd długoterminowej ewolucji

Co to jest LTE: samouczek i przegląd długoterminowej ewolucji


LTE było następcą 4G systemu 3G UMTS, który został opracowany w celu dalszej ewolucji dostępnego systemu telefonii komórkowej.

Zapewniając znacznie większe szybkości przesyłania danych i znacznie lepszą wydajność, a także niższe koszty operacyjne, schemat zaczął być wdrażany w podstawowej formie około 2008 roku.

Początkowe wdrożenia dały niewielką poprawę w porównaniu z 3G HSPA i czasami były nazywane 3,5G lub 3,99G, ale wkrótce zdano sobie sprawę, że pełne możliwości LTE zapewniają pełny poziom wydajności 4G.

Pierwsze wdrożenia były po prostu znane jako LTE, ale późniejsze wdrożenia zostały oznaczone jako 4G LTE Advanced, a później nadal 4G LTE Pro.

Poprawiono nie tylko radiową sieć dostępową dla 4G LTE, ale także przebudowano architekturę sieci, umożliwiając mniejsze opóźnienia i znacznie lepszą łączność między elementami radiowej sieci dostępowej RAN.

Początki LTE

3GPP, projekt partnerski trzeciej generacji, który nadzorował rozwój systemu UMTS 3G, rozpoczął prace nad ewolucją technologii komórkowej 3G na warsztatach, które odbyły się w Toronto w listopadzie 2004 roku. Prace nad LTE rozpoczęto od studium wykonalności. w grudniu 2004 r., który został sfinalizowany do włączenia do wydania 7. 3GPP. Podstawowe specyfikacje LTE zostały następnie uwzględnione w wydaniu 8.

Warsztaty postawiły szereg wysokich wymagań dla nowej technologii:

  • Zmniejszony koszt za bit
  • Zwiększone świadczenie usług - więcej usług po niższych kosztach i lepsze wrażenia użytkownika
  • Elastyczność wykorzystania istniejących i nowych pasm częstotliwości
  • Uproszczona architektura, otwarte interfejsy
  • Pozwól na rozsądne zużycie energii przez terminal

Jeśli chodzi o rzeczywiste liczby, cele początkowych wdrożeń LTE obejmowały prędkości pobierania 100 Mb / si szybkości wysyłania 50 Mb / s na każde 20 MHz pasma. Oprócz tego LTE było wymagane do obsługi co najmniej 200 aktywnych użytkowników w każdej komórce 5 MHz. (tj. 200 aktywnych połączeń telefonicznych). Ustalono również cele dla opóźnienia w dostarczaniu pakietów IP. Wraz z rosnącym wykorzystaniem usług, w tym VoIP, gier i wielu innych aplikacji, w przypadku których istotne są opóźnienia, należy ustawić odpowiednie wartości. W rezultacie ustalono opóźnienie poniżej 10 ms dla małych pakietów IP.

Ewolucja 3G LTE

Chociaż między LTE a jego poprzednikami 3G zaszły poważne zmiany, niemniej jednak jest ono postrzegane jako ewolucja standardów UMTS / 3GPP 3G. Chociaż wykorzystuje inną formę interfejsu radiowego, używając OFDMA / SC-FDMA zamiast CDMA, istnieje wiele podobieństw z wcześniejszymi formami architektury 3G i istnieje możliwość ponownego wykorzystania.

Przy określaniu, czym jest LTE i czym różni się od innych systemów komórkowych, szybkie spojrzenie na specyfikacje systemu może dostarczyć wielu odpowiedzi. Można zauważyć, że LTE zapewnia dalszą ewolucję funkcjonalności, zwiększone prędkości i ogólnie poprawioną wydajność.

Co to jest 4G LTE?
Porównanie z innymi technologiami komunikacji mobilnej
WCDMA
(UMTS)
HSPA
HSDPA / HSUPA
HSPA +LTE
Maksymalna prędkość pobierania
bps
384 tys14 M28 M100 M.
Maksymalna prędkość wysyłania
bps
128 tys5,7 M11 M50 M
Czas oczekiwania
czas podróży w obie strony
około
150 ms100 ms50 ms (maks.)~ 10 ms
Wersje 3GPPRel 99/4Rel 5/6Rel 7Rel 8
Około lat od pierwszego wprowadzenia2003 / 42005/6 HSDPA
2007/8 HSUPA
2008 / 92009 / 10
Metodyka dostępuCDMACDMACDMAOFDMA / SC-FDMA

Oprócz tego LTE jest siecią opartą na protokole IP, obsługującą zarówno IPv4, jak i IPv6.


Podstawy LTE: - przegląd specyfikacji

Warto podsumować kluczowe parametry specyfikacji 3G LTE. Biorąc pod uwagę fakt, że istnieje wiele różnic między działaniem łącza w górę i łącza w dół, różnią się one oczywiście wydajnością, jaką mogą zaoferować.

Podstawowe specyfikacje LTE
ParametrDetale
Szczytowa prędkość łącza w dół
64QAM
(Mb / s)
100 (SISO), 172 (2x2 MIMO), 326 (4x4 MIMO)
Szczytowe prędkości łącza w górę
(Mb / s)
50 (QPSK), 57 (16QAM), 86 (64QAM)
Typ danychWszystkie dane z komutacją pakietów (głos i dane). Brak przełączania obwodu.
Schematy dostępuOFDMA (łącze w dół)
SC-FDMA (łącze w górę)
Obsługiwane typy modulacjiQPSK, 16QAM, 64QAM (łącze w górę i w dół)
Wydajność spektralnaPobieranie: 3 - 4 razy Rel 6 HSDPA
W górę: 2-3 x Rel 6 HSUPA
Przepustowości kanału
(MHz)
1.4, 3, 5, 10, 15, 20
Schematy dupleksoweFDD i TDD
Mobilność0-15 km / h (zoptymalizowana),
15-120 km / h (wysoka wydajność)
Czas oczekiwaniaBezczynny do aktywnego mniej niż 100 ms
Małe pakiety ~ 10 ms

Te najważniejsze specyfikacje dają ogólny obraz wydajności oferowanej przez LTE. Spełnia wymagania przemysłu w zakresie dużych prędkości pobierania danych, a także zmniejszonych opóźnień - czynnik ważny dla wielu aplikacji, od VoIP po gry i interaktywne wykorzystanie danych. Zapewnia również znaczną poprawę wykorzystania dostępnego widma.

Nowe funkcje LTE

LTE wprowadziło szereg nowych technologii w porównaniu do poprzednich systemów komórkowych. Umożliwiają LTE bardziej wydajne działanie w zakresie wykorzystania widma, a także zapewniają znacznie wyższe wymagane szybkości transmisji danych.

  • OFDM (ortogonalny multipleks z podziałem częstotliwości): W formacie sygnału dla LTE wykorzystano technologię OFDM, ponieważ umożliwiła ona wydajną transmisję danych o dużej przepustowości, jednocześnie zapewniając wysoki stopień odporności na odbicia i zakłócenia. Ponieważ dane były przenoszone na wielu nośnikach, jeśli brakowało niektórych w wyniku zakłóceń spowodowanych odbiciami itp., System nadal był w stanie sobie z tym poradzić. Schematy dostępu różniły się między łączem w górę i łączem w dół: OFDMA (w łączu w dół zastosowano ortogonalny dostęp z podziałem częstotliwości, podczas gdy w łączu w górę zastosowano SC-FDMA (pojedyncza nośna - wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości). fakt, że jego stosunek mocy szczytowej do średniej jest mniejszy niż w przypadku OFDMA - niższy stosunek mocy szczytowej do średniej umożliwiający osiągnięcie lepszych poziomów końcowego wzmacniacza mocy RF - był i jest ważnym czynnikiem wpływającym na żywotność baterii telefonu komórkowego.
  • MIMO (Multiple Input Multiple Output): Jednym z głównych problemów, na jakie napotkały poprzednie systemy telekomunikacyjne, był problem wielu sygnałów wynikających z wielu napotkanych odbić. Korzystając z MIMO, te dodatkowe ścieżki sygnałowe można było wykorzystać z korzyścią i można było je wykorzystać do zwiększenia przepustowości.

    Podczas korzystania z MIMO konieczne jest użycie wielu anten, aby umożliwić rozróżnienie różnych ścieżek. Odpowiednio można zastosować schematy wykorzystujące matryce antenowe 2 x 2, 4 x 2 lub 4 x 4. Podczas gdy stosunkowo łatwo jest dodać kolejne anteny do stacji bazowej, to samo nie było prawdą w przypadku telefonów komórkowych, gdzie wymiary sprzętu użytkownika ograniczały liczbę anten, które powinny być umieszczone co najmniej o połowę długości fali od siebie.

  • SAE (ewolucja architektury systemu): Przy bardzo dużej szybkości transmisji danych i małych opóźnieniach dla 3G LTE konieczne było rozwinięcie architektury systemu, aby umożliwić osiągnięcie lepszej wydajności. Jedna ze zmian polegała na tym, że wiele funkcji wcześniej obsługiwanych przez sieć rdzeniową zostało przeniesionych na peryferia. Zasadniczo zapewniło to znacznie „płaską” formę architektury sieci. W ten sposób można skrócić czasy opóźnienia, a dane kierować bardziej bezpośrednio do miejsca przeznaczenia. W ramach unowocześnienia Evolved Packet Core, EPC został opracowany, aby zapewnić jak najbardziej efektywny routing danych pakietowych.
  • Dane IP: 4G LTE to system danych oparty na protokole IP. 3G UMTS zawierał głos z komutacją obwodów, ale LTE nie zapewniał żadnego głosu z komutacją obwodów. Pierwotnie przewidywano, że operatorzy będą dostarczać dane i głos za pośrednictwem aplikacji OTT. Ponieważ operatorzy traciliby znaczne przychody, w tamtym czasie usługi głosowe stanowiły główny element przychodów. Aby przezwyciężyć tę GSMA, ustanowiła standard łączności głosowej jako schemat Voice over LTE, VoLTE.

    VoLTE wymagało wdrożenia rdzenia IMS, co spowolniło wdrażanie tej możliwości ze względu na koszty. Aby pomóc operatorom przezwyciężyć ten problem, opracowano ograniczone wdrożenie IMS, co znacznie zmniejszyło nakłady kapitałowe wymagane przez operatorów.

4G LTE stało się podstawą technologii komunikacji mobilnej. Technologie pierwszej i drugiej generacji koncentrowały się na głosie, a następnie 3G zostały przeniesione na dane mobilne. 4G LTE poprawiło aspekty danych mobilnych w komunikacji mobilnej, koncentrując się głównie na tym aspekcie, aby umożliwić ogólną mobilną łączność danych.

Tematy dotyczące łączności bezprzewodowej i przewodowej:
Podstawy komunikacji mobilnej2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT Telefony bezprzewodowe NFC - Komunikacja bliskiego zasięguPodstawy pracy sieciCo to jest chmuraEthernetDane szeregoweUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Wróć do Łączność bezprzewodowa i przewodowa


Obejrzyj wideo: Antena zewnętrzna TRANS DATA LTE KYZ MIMO - recenzja i testy (Styczeń 2022).