Rrjeti LTE u miratua së fundmi nga konsorciumi 3GPP. Duke përdorur një ndërfaqe të tillë ajri, është e mundur të përftohet një rrjet me performancë të paprecedentë për sa i përket shpejtësisë maksimale të transferimit të të dhënave, vonesës së përcjelljes së paketave dhe efikasitetit spektral. Autorët thonë se lëshimi i rrjetit LTE lejon përdorimin më fleksibël të spektrit të radios, teknologjisë me shumë antena, përshtatjes së kanaleve, mekanizmave të planifikimit, organizimit të ritransmetimit të të dhënave dhe kontrollit të energjisë.
Backstory
Rrjedha e gjerë celulare, e cila bazohet në teknologjinë e të dhënave të paketave me shpejtësi të lartë HSPA, tashmë është bërë gjerësisht e pranuar nga përdoruesit e rrjetit celular. Sidoqoftë, është e nevojshme të përmirësohet më tej shërbimi i tyre, për shembull, duke përdorur një rritje të shpejtësisë së transmetimit të të dhënave, minimizimin e kohës së vonesës, si dhe një rritje të kapacitetit të përgjithshëm të rrjetit, pasi kërkesat e përdoruesve për tëshërbimet e një komunikimi të tillë janë vazhdimisht në rritje. Ishte për këtë qëllim që specifikimi i ndërfaqeve radio HSPA Evolution dhe LTE u bë nga konsorciumi 3GPP.
Dallimet kryesore nga versionet e mëparshme
Rrjeti LTE ndryshon nga sistemi 3G i zhvilluar më parë nga karakteristikat teknike të përmirësuara, duke përfshirë shpejtësinë maksimale të transferimit të të dhënave prej më shumë se 300 megabit për sekondë, vonesa e dërgimit të paketave nuk i kalon 10 milisekonda dhe efikasiteti spektral është bërë shumë më e lartë. Ndërtimi i rrjeteve LTE mund të kryhet si në brezat e rinj të frekuencave ashtu edhe në operatorët ekzistues.
Kjo ndërfaqe radio është pozicionuar si një zgjidhje në të cilën operatorët do të kalojnë gradualisht nga sistemet e standardeve që ekzistojnë aktualisht, këto janë 3GPP dhe 3GPP2. Dhe zhvillimi i kësaj ndërfaqe është një fazë mjaft e rëndësishme në rrugën drejt formimit të standardit të rrjetit IMT-Advanced 4G, domethënë një gjeneratë të re. Në fakt, specifikimi LTE përmban tashmë shumicën e veçorive që ishin menduar fillimisht për sistemet 4G.
Parimi i organizimit të ndërfaqes radio
Komunikimi me radio ka një veçori karakteristike, që është se cilësia e kanalit të radios nuk është konstante në kohë dhe hapësirë, por varet nga frekuenca. Këtu është e nevojshme të thuhet se parametrat e komunikimit ndryshojnë relativisht shpejt si rezultat i përhapjes me shumë rrugë të valëve të radios. Për të mbajtur një normë konstante të shkëmbimit të informacionit në kanalin e radios, zakonisht përdoren një sërë metodash për të minimizuarndryshime të ngjashme, përkatësisht metoda të ndryshme të diversitetit të transmetimit. Në të njëjtën kohë, në procesin e transmetimit të paketave të informacionit, përdoruesit nuk mund të vërejnë gjithmonë luhatje afatshkurtra në shpejtësinë e bitit. Modaliteti i rrjetit LTE supozon si parim bazë të aksesit në radio jo për të reduktuar, por për të aplikuar ndryshime të shpejta në cilësinë e kanalit të radios në mënyrë që të sigurohet përdorimi sa më efikas i burimeve të radios të disponueshme në çdo kohë të caktuar. Kjo zbatohet në domenet e frekuencës dhe kohës përmes teknologjisë së aksesit në radio OFDM.
Pajisja e rrjetit LTE
Çfarë lloj sistemi është mund të kuptohet vetëm duke kuptuar se si është i organizuar. Ai bazohet në teknologjinë konvencionale OFDM, e cila përfshin transmetimin e të dhënave mbi disa nënbartës me brez të ngushtë. Përdorimi i kësaj të fundit në kombinim me një prefiks ciklik bën të mundur që komunikimi i bazuar në OFDM të jetë rezistent ndaj shpërndarjeve kohore të parametrave të kanalit të radios, dhe gjithashtu bën të mundur eliminimin praktik të nevojës për barazues kompleksë në anën marrëse. Kjo rrethanë rezulton të jetë shumë e dobishme për organizimin e një lidhjeje zbritëse, pasi në këtë rast është e mundur të thjeshtohet përpunimi i sinjaleve nga marrësi në frekuencën kryesore, gjë që bën të mundur uljen e kostos së vetë pajisjes terminale, si dhe si fuqia e konsumuar prej saj. Dhe kjo bëhet veçanërisht e rëndësishme kur përdorni rrjetin 4G LTE së bashku me transmetimin shumëfish.
Lidhja lart, ku fuqia e rrezatuar është dukshëm më e ulët se në lidhjen poshtë, kërkon përfshirje të detyrueshme në punënjë metodë me efikasitet energjie të transmetimit të informacionit për të rritur zonën e mbulimit, për të zvogëluar konsumin e energjisë së pajisjes marrëse, si dhe koston e saj. Studimet e kryera kanë çuar në faktin se tani për LTE uplink përdoret një teknologji me një frekuencë të vetme për transmetimin e informacionit në formën e OFDM me një shpërndarje që korrespondon me ligjin diskret të transformimit Furier. Kjo zgjidhje siguron një raport më të ulët të niveleve mesatare dhe maksimale të fuqisë në krahasim me modulimin konvencional, i cili përmirëson efikasitetin e energjisë dhe thjeshton dizajnin e pajisjeve terminale.
Burimi bazë i përdorur në transmetimin e informacionit në përputhje me teknologjinë ODFM mund të tregohet si një rrjet me frekuencë kohore që korrespondon me grupin e simboleve OFDM dhe nënbartës në domenet e kohës dhe frekuencës. Modaliteti i rrjetit LTE supozon se këtu përdoren dy blloqe burimesh si elementi kryesor i transmetimit të të dhënave, të cilat korrespondojnë me një brez frekuence prej 180 kilohertz dhe një interval kohor prej një milisekonda. Një gamë e gjerë shpejtësish të dhënash mund të realizohet duke kombinuar burimet e frekuencës, duke vendosur parametrat e komunikimit duke përfshirë shpejtësinë e kodit dhe zgjedhjen e rendit të modulimit.
Specifikimet
Nëse marrim parasysh rrjetet LTE, çfarë është ajo do të bëhet e qartë pas disa shpjegimeve. Për të arritur objektivat e larta të vendosura për ndërfaqen radio të një rrjeti të tillë, zhvilluesit e tij organizuan një numër mjaft të rëndësishëmmomentet dhe funksionaliteti. Secila prej tyre do të përshkruhet më poshtë, me një tregues të detajuar se si ato ndikojnë në tregues të rëndësishëm si kapaciteti i rrjetit, mbulimi i radios, koha e vonesës dhe shkalla e transferimit të të dhënave.
Fleksibilitet në përdorimin e spektrit të radios
Normat legjislative që funksionojnë në një rajon të caktuar gjeografik ndikojnë në mënyrën se si do të organizohen komunikimet celulare. Kjo do të thotë, ata përshkruajnë spektrin e radios të alokuar në intervale të ndryshme frekuencash nga breza të paçiftuar ose të çiftuar me gjerësi të ndryshme. Fleksibiliteti i përdorimit është një nga avantazhet më të rëndësishme të spektrit të radios LTE, i cili e lejon atë të përdoret në situata të ndryshme. Arkitektura e rrjetit LTE lejon jo vetëm të punojë në breza të ndryshëm frekuencash, por edhe të përdorë breza frekuencash me gjerësi të ndryshme: nga 1.25 në 20 megahertz. Përveç kësaj, një sistem i tillë mund të funksionojë në brezat e frekuencave të paçiftuara dhe të çiftuara, duke mbështetur respektivisht kohën dhe frekuencën e dyfishtë.
Nëse flasim për pajisjet terminale, atëherë kur përdorni brezat e çiftuar të frekuencës, pajisja mund të funksionojë në modalitetin e plotë të dyfishtë ose gjysmë dupleks. Mënyra e dytë, në të cilën terminali merr dhe transmeton të dhëna në kohë të ndryshme dhe në frekuenca të ndryshme, është tërheqës në atë që redukton ndjeshëm kërkesat për karakteristikat e filtrit të dyfishtë. Falë kësaj, është e mundur të zvogëlohet kostoja e pajisjeve terminale. Përveç kësaj, bëhet e mundur futja e brezave të çiftuar të frekuencave me hapësirë të ulët të dyfishtë. Rezulton se rrjetetKomunikimet celulare LTE mund të organizohen në pothuajse çdo shpërndarje të spektrit të frekuencës.
Sfida e vetme në zhvillimin e një teknologjie të aksesit në radio që lejon përdorimin fleksibël të spektrit të radios është që pajisjet e komunikimit të përputhen. Për këtë qëllim, teknologjia LTE zbaton një strukturë identike kornizë në rastin e përdorimit të brezave të frekuencave me gjerësi të ndryshme dhe mënyra të ndryshme dupleks.
Transmetim i të dhënave me shumë antena
Përdorimi i transmetimit me shumë antena në sistemet e komunikimit celular mundëson përmirësimin e karakteristikave teknike të tyre, si dhe zgjerimin e aftësive të tyre në drejtim të shërbimit të abonentëve. Mbulimi i rrjetit LTE përfshin përdorimin e dy metodave të transmetimit me shumë antena: diversiteti dhe multi-stream, si një rast i veçantë i të cilave është formimi i një rreze të ngushtë radio. Diversiteti mund të konsiderohet si një mënyrë për të barazuar nivelin e sinjalit që vjen nga dy antena, gjë që ju lejon të eliminoni uljet e thella në nivelin e sinjaleve që merren nga secila antenë veç e veç.
Le t'i hedhim një vështrim më të afërt rrjetit LTE: çfarë është ai dhe si i përdor të gjitha këto mënyra? Diversiteti i transmetimit këtu bazohet në metodën e kodimit me frekuencë hapësinore të blloqeve të të dhënave, e cila plotësohet nga diversiteti kohor me një zhvendosje frekuence kur përdoren katër antena njëkohësisht. Shumëllojshmëria zakonisht përdoret në lidhjet e zakonshme poshtë, ku funksioni i planifikimit nuk mund të zbatohet në varësi të gjendjes së lidhjes. kudiversiteti i transmetimit mund të përdoret për të dërguar të dhëna të përdoruesit, siç është trafiku VoIP. Për shkak të intensitetit relativisht të ulët të një trafiku të tillë, shpenzimet shtesë që lidhen me funksionin e planifikimit të përmendur më parë nuk mund të justifikohen. Me diversitetin e të dhënave, është e mundur të rritet rrezja e qelizave dhe kapaciteti i rrjetit.
Transmetimi multistream për transmetimin e njëkohshëm të një numri rrymash informacioni mbi një kanal radio përfshin përdorimin e disa antenave marrëse dhe transmetuese të vendosura përkatësisht në pajisjen terminale dhe stacionin e rrjetit bazë. Kjo rrit ndjeshëm shpejtësinë maksimale të transmetimit të të dhënave. Për shembull, nëse pajisja terminale është e pajisur me katër antena dhe një numër i tillë është i disponueshëm në stacionin bazë, atëherë është mjaft e mundur që njëkohësisht të transmetohen deri në katër rryma të dhënash në një kanal radioje, gjë që në fakt bën të mundur katërfishimin e xhiros së tij..
Nëse përdorni një rrjet me ngarkesë të vogël pune ose qeliza të vogla, atëherë falë transmetimit të shumëfishtë, mund të arrini një xhiro mjaft të lartë për kanalet e radios, si dhe të përdorni me efikasitet burimet e radios. Nëse ka qeliza të mëdha dhe një shkallë të lartë të ngarkesës, cilësia e kanalit nuk do të lejojë transmetimin multistream. Në këtë rast, cilësia e sinjalit mund të përmirësohet duke përdorur antena të shumta transmetimi për të formuar një rreze të ngushtë për transmetimin e të dhënave në një rrymë.
Nëse kemi parasyshRrjeti LTE - çfarë i jep kjo për të arritur një efikasitet më të madh - atëherë ia vlen të konkludohet se për punë me cilësi të lartë në kushte të ndryshme funksionimi, kjo teknologji zbaton transmetimin adaptiv me shumë rrjedha, i cili ju lejon të rregulloni vazhdimisht numrin e rrymave të transmetuara në të njëjtën kohë, në përputhje me ndryshimin e vazhdueshëm të lidhjeve të gjendjes së kanalit. Me kushte të mira lidhjeje, deri në katër rryma të dhënash mund të transmetohen njëkohësisht, duke arritur shpejtësi transmetimi deri në 300 megabit për sekondë me një gjerësi brezi prej 20 megahertz.
Nëse gjendja e kanalit nuk është aq e favorshme, atëherë transmetimi bëhet nga më pak transmetime. Në këtë situatë, antenat mund të përdoren për të formuar një rreze të ngushtë, duke përmirësuar cilësinë e përgjithshme të marrjes, e cila përfundimisht çon në një rritje të kapacitetit të sistemit dhe një zgjerim të zonës së shërbimit. Për të siguruar zona të mëdha mbulimi radioje ose transmetim të dhënash me shpejtësi të lartë, mund të transmetoni një rrymë të vetme të dhënash me një rreze të ngushtë ose të përdorni diversitetin e të dhënave në kanalet e zakonshme.
Mekanizëm për përshtatjen dhe dërgimin e kanalit të komunikimit
Parimi i funksionimit të rrjeteve LTE supozon se planifikimi do të nënkuptojë shpërndarjen e burimeve të rrjetit ndërmjet përdoruesve për transmetimin e të dhënave. Kjo siguron planifikim dinamik në kanalet e rrjedhës së poshtme dhe të sipërme. Rrjetet LTE në Rusi janë aktualisht të konfiguruara në atë mënyrë që të balancojnë kanalet e komunikimit dhe në përgjithësiperformanca e përgjithshme e sistemit.
Ndërfaqja e radios LTE supozon zbatimin e funksionit të planifikimit në varësi të gjendjes së kanalit të komunikimit. Ai siguron transmetimin e të dhënave me shpejtësi të lartë, i cili arrihet përmes përdorimit të modulimit të rendit të lartë, transmetimit të rrymave shtesë të informacionit, uljes së shkallës së kodimit të kanalit dhe uljes së numrit të ritransmetimeve. Për këtë përdoren burime frekuence dhe kohore, të cilat karakterizohen nga kushte relativisht të mira komunikimi. Rezulton se transferimi i çdo sasie të caktuar të dhënash bëhet në një periudhë më të shkurtër kohore.
Rrjetet LTE në Rusi, si në vendet e tjera, janë ndërtuar në atë mënyrë që trafiku i shërbimeve që janë të zënë me përcjelljen e paketave me një ngarkesë të vogël pas të njëjtave intervale kohore mund të kërkojë një rritje të sasisë së trafikut sinjalizues që kërkohet për planifikimin dinamik. Madje mund të tejkalojë sasinë e informacionit të transmetuar nga përdoruesi. Kjo është arsyeja pse ekziston një gjë e tillë si planifikimi statik i rrjetit LTE. Çfarë është kjo, do të bëhet e qartë nëse themi se përdoruesit i është caktuar një burim RF i krijuar për të transmetuar një numër të caktuar nënkornizash.
Falë mekanizmave të përshtatjes, është e mundur "të shtrydhni gjithçka që është e mundur" nga një kanal me cilësi lidhjeje dinamike. Kjo ju lejon të zgjidhni një skemë të kodimit dhe modulimit të kanalit në përputhje me kushtet e komunikimit të karakterizuara nga rrjetet LTE. Çfarë është kjo do të bëhet e qartë nëse themi se puna e tij ndikonnë shpejtësinë e transmetimit të të dhënave, si dhe në probabilitetin e ndonjë gabimi në kanal.
Fuqia dhe rregullimi i lidhjes
Ky aspekt ka të bëjë me kontrollin e nivelit të energjisë së emetuar nga terminalet për të rritur kapacitetin e rrjetit, për të përmirësuar cilësinë e komunikimit, për ta bërë zonën e mbulimit të radios më të madhe, për të zvogëluar konsumin e energjisë. Për të arritur këto qëllime, mekanizmat e kontrollit të energjisë përpiqen të maksimizojnë nivelin e një sinjali hyrës të dobishëm duke reduktuar interferencën radio.
Rrjetet LTE të Beeline dhe operatorëve të tjerë supozojnë se sinjalet e lidhjes së sipërme mbeten ortogonale, domethënë, nuk duhet të ketë ndërhyrje të ndërsjellë radio midis përdoruesve të së njëjtës qelizë, të paktën për kushte ideale komunikimi. Niveli i interferencës që krijohet nga përdoruesit e qelizave fqinje varet nga vendi ku ndodhet terminali emetues, domethënë nga mënyra se si sinjali i tij dobësohet gjatë rrugës për në qelizë. Rrjeti Megafon LTE është rregulluar saktësisht në të njëjtën mënyrë. Do të ishte e saktë të thuhej kjo: sa më afër të jetë terminali me një qelizë fqinje, aq më i lartë do të jetë niveli i ndërhyrjes që krijon në të. Terminalet që janë më larg nga një qelizë fqinje janë në gjendje të transmetojnë sinjale më të forta se terminalet që janë në afërsi të saj.
Për shkak të ortogonalitetit të sinjaleve, lidhja lart mund të shumëfishojë sinjale nga terminale me fuqi të ndryshme në një kanal në të njëjtën qelizë. Kjo do të thotë që nuk ka nevojë të kompensohen pikat e nivelit të sinjalit,të cilat lindin për shkak të përhapjes në shumë rrugë të valëve të radios, dhe ju mund t'i përdorni ato për të rritur shpejtësinë e transmetimit të të dhënave duke përdorur mekanizmat e përshtatjes dhe planifikimit të kanaleve të komunikimit.
Reletë e të dhënave
Pothuajse çdo sistem komunikimi dhe rrjetet LTE në Ukrainë nuk bëjnë përjashtim, herë pas here bën gabime në procesin e transferimit të të dhënave, për shembull, për shkak të zbehjes së sinjalit, ndërhyrjes ose zhurmës. Mbrojtja nga gabimet sigurohet nga metodat e ritransmetimit të pjesëve të informacionit të humbur ose të korruptuar, të krijuara për të siguruar komunikime me cilësi të lartë. Burimi i radios përdoret shumë më racionalisht nëse protokolli i transmetimit të të dhënave organizohet në mënyrë efikase. Për të përfituar sa më shumë nga ndërfaqja e ajrit me shpejtësi të lartë, teknologjia LTE ka një sistem dinamik të transmetimit të të dhënave me dy shtresa që zbaton Hybrid ARQ. Ai përmban shpenzimet e ulëta të nevojshme për të dhënë komente dhe për të ridërguar të dhëna, të kompletuara me një protokoll riprovimi përzgjedhës me besueshmëri të lartë.
Protokolli HARQ i siguron pajisjes marrëse informacione të tepërta, duke i mundësuar asaj të korrigjojë çdo gabim specifik. Ritransmetimi nëpërmjet protokollit HARQ çon në formimin e tepricës së informacionit shtesë, i cili mund të kërkohet kur ritransmetimi nuk ishte i mjaftueshëm për të eliminuar gabimet. Ritransmetimi i paketave që nuk janë korrigjuar nga protokolli HARQ kryhet meduke përdorur protokollin ARQ. Rrjetet LTE në iPhone funksionojnë sipas parimeve të mësipërme.
Kjo zgjidhje ju lejon të garantoni vonesën minimale të përkthimit të paketave me shpenzime të ulëta, ndërsa besueshmëria e komunikimit është e garantuar. Protokolli HARQ ju lejon të zbuloni dhe korrigjoni shumicën e gabimeve, gjë që çon në një përdorim mjaft të rrallë të protokollit ARQ, pasi kjo shoqërohet me shpenzime të konsiderueshme, si dhe me një rritje të kohës së vonesës gjatë përkthimit të paketave.
Stacioni bazë është një nyje fundore që mbështet të dy këto protokolle, duke siguruar një lidhje të ngushtë midis shtresave të dy protokolleve. Ndër avantazhet e ndryshme të një arkitekture të tillë janë shpejtësia e lartë e eliminimit të gabimeve që mbetën pas funksionimit të HARQ, si dhe sasia e rregullueshme e informacionit të transmetuar duke përdorur protokollin ARQ.
Ndërfaqja e radios LTE ka performancë të lartë për shkak të përbërësve të saj kryesorë. Fleksibiliteti i përdorimit të spektrit të radios bën të mundur përdorimin e kësaj ndërfaqe radioje me çdo burim frekuence të disponueshme. Teknologjia LTE ofron një sërë veçorish që mundësojnë përdorimin efikas të kushteve të komunikimit që ndryshojnë me shpejtësi. Në varësi të gjendjes së lidhjes, funksioni i planifikimit u jep përdoruesve burimet më të mira. Përdorimi i teknologjive me shumë antena çon në një ulje të zbehjes së sinjalit dhe me ndihmën e mekanizmave të përshtatjes së kanalit, është e mundur të përdoren metoda të kodimit dhe modulimit të sinjalit që garantojnë cilësi optimale të komunikimit në kushte specifike.
