Hilfe zu Tele2, Tarife, Fragen

LTE, auch bekannt als 4G LTE ist eine vielversprechende Technik für die Hochgeschwindigkeits-Informationsübertragung über die Protokolle GSM/EDGE und UMTS/HSPA in Telefonen. Es ist bekannt, dass es sich bei LTE um einen Standard handelt, der vor allem die Geschwindigkeit des Datenaustauschs erhöhen soll Mobiltelefone, PDAs und andere interaktive Geräte mit der Möglichkeit, eine Verbindung zu Mobilfunkendgeräten herzustellen.

Was ist dasLTE 4 Gauf Smartphones? Als „Datenstandard der vierten Generation“ für Telefone ist LTE eine logische Weiterentwicklung des älteren Datenstandards der dritten Generation, auch bekannt als 3G.

Der LTE-Standard basiert auf dem Konzept, die Übertragungskosten maximal zu senken, bei gleichzeitiger Geschwindigkeitssteigerung und der Möglichkeit der optionalen Anbindung verschiedener Geräte Informationsdienste.

Mit anderen Worten, die Macher von 4G LTE haben sich zum Ziel gesetzt, eine fortschrittlichere und gleichzeitig kostengünstigere Methode zur Datenübertragung an Telefone zu entwickeln, die darüber hinaus die Grundlage für spätere Verbesserungen und Innovationen bilden soll. Und ich stelle fest, dass 4G LTE ihre Ambitionen voll und ganz erfüllt hat. Dass es sich hierbei um LTE handelt, können Sie erst dann wirklich verstehen, wenn Sie diese Technologie eine Zeit lang auf Ihren Geräten nutzen.

Eigenschaften der LTE-Technologie

Dank der innovativen Technik der digitalen Modulation des Funksignals und der Optimierung (zum Zeitpunkt der Entwicklung von 4G LTE vorhanden) der Architektur von 3G-Netzen konnte der neue Stream Datenübertragungsraten von bis zu 326,4 Mbit/s! Und das trotz der Tatsache, dass die Verzögerung zwischen dem Senden von Paketen im Vergleich zu damals reduziert wurde 2,8 Sekunden bis 5 Millisekunden!

Darüber hinaus ermöglicht diese 4G-LTE-Technologie Funkverkehr über einen weiten Frequenzbereich von 1,4 MHz bis 20 MHz und unterstützt sogar Frequenzdifferenzierung (FDD), was die Nutzung dieses Protokolls für eine Vielzahl von Zusatzoptionen, wie z. B. IP, ermöglicht Telefonie, Sprachaustausch auf Basis der VoLTE-Technologie und andere „gewichtige“ Paketübertragungen.

Es ist auch zu beachten, dass diese LTE-Technologie durch die Optimierung der architektonischen Entwicklungen des 3G-Netzes den Anschluss von bis zu zweihundert aktiven Teilnehmern sogar an eine Standard-5-MHz-Mobilfunkzelle ermöglicht. Dank dieser Funktion konnte der 4G-LTE-Standard nicht nur die bestehenden Eigenschaften von 3G-Netzen verbessern, sondern auch die Kosten für den Datenaustausch selbst senken, da jetzt weniger Geräte erforderlich sind, um den Funkaustausch derselben zu gewährleisten Anzahl der Geräte.

Unterschied zwischen 4G und 3G

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Hauptfunktionen logische Entwicklung Weiterentwicklungen des 3G-Standards bietet 4G LTE auch einzigartige Funktionen, insbesondere:

• Möglichkeit der Interaktion mit dem E-ULTRA-Protokoll;
• Eine konzeptionell neue Technik zur Unterstützung der Signalübertragungsmobilität, die die Funkkommunikation mit einem Terminal ermöglicht, das sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 350 km/h bewegt;
• Vermittlung von Funkpaketdaten;
• Bisher unzugängliche Bereiche des Frequenzspektrums.

Wie kann ich mich mit dem LTE-Netz verbinden?

Es ist erwähnenswert, dass die meisten modernen Geräte LTE bereits vor seiner weiten Verbreitung unterstützten, und das ist kein Zufall – die Entwickler konzentrierten sich auf die Möglichkeit der Zusammenarbeit mit alten GSM/EDGE-, UMTS- und CDMA2000-Client-Terminals (Mobiltelefone, PDAs). Wir haben herausgefunden, was der LTE-Standard ist. Jetzt erfahren Sie, wie Sie LTE auf Ihrem Telefon verwenden.

Um jedoch alle Vorteile dieses Protokolls voll nutzen zu können, benötigen Sie dennoch ein Gerät, das den 4G-Standard unterstützt, da sonst die Datenübertragungsgeschwindigkeit durch die Parameter des Client-Geräts und nicht durch die Leistung des Client-Geräts begrenzt wird Mobilfunkmasten.

Für die Software-Einrichtung sind für die Kopplung mit einem 4G-LTE-Netzwerk keine Anwendungen oder Dienstprogramme erforderlich – es reicht aus, die Standard-Autorisierungsdaten des Mobilfunkbetreibers in das Terminal einzugeben. Einfach ausgedrückt: Wenn Ihr Telefon über das 3G-Protokoll auf das Internet in der Russischen Föderation zugegriffen hat und eine 4G-LTE-Zelle „gefunden“ hat, stellt es ohne Ihr Zutun eine Verbindung zu dieser her und Sie müssen sich nur mit hoher Geschwindigkeit zufrieden geben -schnelles mobiles Internet.

In Kontakt mit

Was ist 4G (LTE)? Laut Wikipedia ist LTE (wörtlich: Long-TermEvolution – langfristige Entwicklung, oft auch als 4G LTE bezeichnet) ein Standard für die drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung für Mobiltelefone und andere Endgeräte, die mit Daten arbeiten (z. B. Modems). Es erhöht den Durchsatz und die Geschwindigkeit durch die Verwendung einer anderen Luftschnittstelle und verbessert gleichzeitig den Netzwerkkern. Der Standard wurde von 3GPP (einem Konsortium, das Spezifikationen für die Mobiltelefonie entwickelt) entwickelt. Die LTE-Funkschnittstelle ist nicht mit 2G und 3G kompatibel und muss daher auf einer separaten Frequenz betrieben werden. In Russland sind für LTE drei Frequenzbereiche zugeteilt – 800, 1800 und 2600 MHz.

LTE FDD und LTE TDD

Es gibt zwei Arten des LTE-Standards, die erhebliche Unterschiede aufweisen. FDD – FrequencyDivisionDuplex (Frequenzdiversität eingehender und ausgehender Kanäle) TDD – TimeDivisionDuplex (Zeitdiversität eingehender und ausgehender Kanäle). Grob gesagt ist FDD paralleles LTE und TDD serielles LTE. Beispielsweise ist bei einer Kanalbreite von 20 MHz bei FDD LTE ein Teil des Bereichs (15 MHz) für den Download und ein Teil (5 MHz) für den Upload vorgesehen. Somit überschneiden sich die Frequenzen der Kanäle nicht, sodass Sie beim Laden und Entladen von Daten gleichzeitig und stabil arbeiten können. Bei TDD LTE wird derselbe 20-MHz-Kanal sowohl für den Download als auch für den Upload vollständig genutzt und die Daten werden abwechselnd in die eine oder andere Richtung übertragen, wobei der Download weiterhin Vorrang hat. Im Allgemeinen ist FDD LTE vorzuziehen, weil es arbeitet schneller und stabiler.

Frequenzbereiche LTE, Band

LTE-Netze (FDD und TDD) arbeiten auf unterschiedlichen Frequenzen verschiedene Länder. In vielen Ländern werden mehrere Frequenzbereiche gleichzeitig genutzt. Es ist zu beachten, dass nicht alle Geräte auf verschiedenen „Bändern“ arbeiten können, d. h. Frequenzbereiche. FDD-Bereiche sind von 1 bis 31 nummeriert, TDD-Bereiche von 33 bis 44. Darüber hinaus gibt es mehrere Standards, denen noch keine Nummern zugewiesen wurden. Spezifikationen für Frequenzbänder werden als Bänder (BAND) bezeichnet. In Russland und Europa werden hauptsächlich Band 7, Band 20, Band 3 und Band 38 verwendet.

In Russland werden derzeit vier Frequenzbereiche für Netze der 4. Generation genutzt:

Als Beispiel nenne ich die Frequenzverteilung unter den wichtigsten russischen Telekommunikationsbetreibern im LTE2600 (Band7)-Bereich:

Wie wir diesem Diagramm entnehmen können, bekam Beeline nur 10 MHz. Auch Rostelecom erhielt nur 10 MHz. MTS - 35 MHz in der Region Moskau und 10 MHz im ganzen Land. Und Megafon und Yota (das ist die gleiche Beteiligung) bekamen in der Region Moskau bis zu 65 MHz für zwei und in ganz Russland 40 MHz! Nur Megafon im 4G-Standard funktioniert praktisch über Yota in Moskau; in anderen Regionen - Megafon und MTS. Im TDD-Bereich wird das Fernsehen (Cosmos-TV usw.) in ganz Russland außer Moskau betrieben.
Eine vollständige Verteilung der Frequenzen der Mobilfunkbetreiber in Russland finden Sie unter.

4G LTE-Netze in Russland

Die Verteilung der Frequenzen unter den Betreibern nach Regionen Russlands finden Sie hier.

Wem es schwerfällt, sich die Nummern der Bereichsbänder zu merken oder kein passendes Nachschlagewerk zur Hand hat, dem empfehle ich die kleine Android-Anwendung RFrequence, von der unten ein Screenshot zu sehen ist.

LTE-Kategorien

Teilnehmergeräte werden in Kategorien eingeteilt. Die heute am häufigsten verwendeten Geräte sind CAT4-Geräte der Kategorie 4. Das bedeutet, dass die maximal erreichbare mobile Internetgeschwindigkeit für den Empfang (Downlink oder DL) 150 Mbit/s betragen kann, für die Übertragung (Uplink oder UL) – 50 Mbit/s. Es ist wichtig zu beachten, dass dies die maximal erreichbare Geschwindigkeit unter idealen Bedingungen ist – die wichtigsten sind, dass Sie nicht weit vom Mast entfernt sind, sich außer Ihnen keine anderen Teilnehmer in der Zelle befinden, der optische Transport mit der Basisstation verbunden ist usw . Die häufigsten Kategorien von Teilnehmergeräten sind in der Tabelle aufgeführt.

Die Tabelle bedarf einer Erklärung. Zu nennen sind hier „Carrier Aggregation“ und „Complementary Technologies“. Ich werde versuchen zu erklären, was es ist.

Häufigkeitsaggregation

Das Wort „Aggregation“ bedeutet in diesem Fall eine Vereinigung, d.h. Unter Frequenzaggregation versteht man die Kombination von Frequenzen. Ich werde versuchen, im Folgenden zu erklären, was das bedeutet.
Es ist bekannt, dass die Empfangsgeschwindigkeit der Übertragung von der Breite des Übertragungskanals abhängt. Wie wir aus der Tabelle im vorherigen Abschnitt gesehen haben, beträgt die Download-Kanalbreite beispielsweise von MTS 10 MHz im Band7-Bereich (außer Moskau), und der Upload-Kanal beträgt ebenfalls 10 MHz. Um die Download-Geschwindigkeit zu erhöhen, verteilt der Betreiber die von ihm erworbenen Frequenzen im Verhältnis 15 MHz für den Download und 5 MHz für den Upload neu. Andere Anbieter machen das Gleiche.

Eines Tages hatte einer der Entwickler eine zündende Idee: Was wäre, wenn das Signal nicht auf einer Trägerfrequenz, sondern auf mehreren gleichzeitig übertragen würde? Dadurch erweitert sich der Empfangs-/Sendekanal und die Geschwindigkeit erhöht sich theoretisch deutlich. Und wenn jeder Träger mit dem MIMO 2x2-Schema übertragen wird, dann erhalten wir zusätzliche Gewinne in der Geschwindigkeit. Dieses Übertragungs- und Empfangsschema wird „Frequenzaggregation“ genannt. Dieses Schema wird von 4G+ Internet oder LTE-Advanced (LTE-A) verwendet.

Aus der Tabelle geht hervor, dass Sender und Empfänger für Cat.9 in der Lage sein müssen, Signale auf drei Trägerfrequenzen (in drei Bändern) gleichzeitig zu senden und zu empfangen, wobei die Breite jedes Kanals mindestens 20 MHz betragen muss. Für Cat.12 ist zusätzlich erforderlich, dass die Antennengeräte über ein MIMO 4x4-Schema angeschlossen werden, d. h. Eigentlich benötigt man 4 Antennen auf der Empfangs- und Sendeseite. Geheimnisvolle Symbole 256QAM bedeuten bestimmter Typ Signalmodulation, wodurch Informationen dichter gepackt werden können. Wer sich näher mit diesem Thema vertraut machen möchte, kann sich zunächst mit dem Material im Wikipedia-Artikel und den dortigen Links vertraut machen.

Kategorisierung der Empfangsgeräte

Das Frequenzaggregationsschema wird von russischen Anbietern aktiv weiterentwickelt, es wurden zahlreiche Vereinbarungen über die gegenseitige Nutzung von Frequenzbereichen geschlossen und die Antennenanlagen der Basisstationen werden rekonstruiert. Es gibt jedoch ein Problem: Auf der Empfangsseite muss der Teilnehmer in der Lage sein, ein Signal auf mehreren Trägerfrequenzen gleichzeitig zu empfangen. Nicht alle Smartphones, Tablets und Modems unterstützen die Frequenzaggregation und können daher nicht in 4G+ funktionieren.

Seit 2016 ist in der Dokumentation von Smartphones angegeben, in welchen Frequenzbereichen (Bändern) und LTE-Kategorie sie betrieben werden können. Für ein 2017 erschienenes Smartphone, Huawei P10 Plus, wird beispielsweise neben anderen Parametern Folgendes angegeben:

Darüber hinaus verfügt dieses Smartphone über eine eingebaute IMO 4x4-Antenne und ein entsprechendes Modem, das es ermöglicht, Signale auf zwei Trägerfrequenzen gleichzeitig zu verarbeiten. Wenn Ihr Smartphone die Frequenzaggregation unterstützt, sieht der Reiter „Einstellungen“ > „Mobilfunknetz“ etwa so aus:

Wenn ja, dann unterstützt Ihr Smartphone LTE-A.

Daher haben Smartphone-Hersteller begonnen, zu den Mobilfunkbetreibern aufzuschließen. Das Gleiche gilt leider nicht für Modemhersteller. Bisher bietet das leistungsfähigste Modem maximale Geschwindigkeiten von 150/50 Mbit/s, also gehört zu Kat.4. Bisher ist dieser Umstand nicht allzu beunruhigend, denn... Solche Geschwindigkeiten verdienen, wenn sie in der Praxis erreicht werden, Bewunderung. Allerdings scheint die Branche der mobilen Router im Vergleich zu Smartphones aufzuholen. Cat.6-Router von Huawei und Netgeer (unterstützt keine russischen Bänder) erschienen auf dem Markt. So kann der Huawei E5787s-33a-Router bei AliExpress für etwa 10.000 Rubel gekauft werden.

Es muss gesagt werden, dass die tatsächlich erreichten Geschwindigkeiten im 4G+-Modus weit von den angegebenen entfernt sind, aber deutlich höher sind als im einfachen 4G-Modus. Der Autor führte in Moskau, wo es nicht schwer ist, LTE-A (Megafon-Betreiber) zu finden, mit einem Cat.12-Smartphone eine Reihe von Experimenten durch, deren Ergebnisse in den Screenshots dargestellt sind. Der erste Screenshot zeigt Geschwindigkeiten für LTE-A (Frequenzaggregation ist aktiviert), der zweite Screenshot ist für LTE (Frequenzaggregation ist deaktiviert). Ich möchte darauf hinweisen, dass beim Aufnehmen eines Screenshots aus irgendeinem Grund das Pluszeichen aus dem 4G+-Symbol verschwindet. Ich weiß nicht warum, beim Testen gab es ein Plus – siehe Screenshot.

Für jeden Modus wurden sechs Messungen durchgeführt. Die Geschwindigkeiten bei aktivierter Frequenzaggregation sind im Durchschnitt deutlich höher, wenn auch nicht wesentlich höher. Die Messungen wurden tagsüber in der Nähe des Turms durchgeführt.

Wer mit LTE-A experimentieren möchte

Wenn in Ihrer Region LTE-A aufgetreten ist, was Sie durch Messung der Frequenzen des von Ihnen gewählten Betreibers bestätigt haben (der Anbieter verteilt das Internet auf zwei Frequenzen, zum Beispiel LTE800 und LTE2600, verwendet also die Kombination B7+B20) und Sie möchten unbedingt etwas ausprobieren. Wenn dies der Fall ist, können Sie versuchen, ein Schema aus zwei MIMO-Antennen mit Diplexern zu verwenden.

Gehen Sie nach dem Start der Anwendung zu den Einstellungen und aktivieren Sie das Kontrollkästchen „GMS/UMTS/LTE-Frequenzen erkennen“.

Dann sollte der Hauptbildschirm die für Sie interessanten Informationen über den verwendeten Frequenzbereich anzeigen.

In unserem Fall ist das Smartphone über den 4G-Standard mit einer Frequenz von 1800 MHz (Band 3) mit dem Tele2-Netzwerk verbunden.

LTE umfasst ein Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) und einen Evolved Packet Core (EPC).

Das LTE-Netzwerk besteht aus einer Ansammlung neuer eNB-Basisstationen (Evolved NodeB oder eNodeB), bei denen benachbarte eNBs über eine X2-Schnittstelle miteinander verbunden sind. Die eNBs werden über die S1-Schnittstelle mit dem EPC verbunden. Abbildung 1 zeigt das Zusammenspiel neuer Elemente in der Netzwerkarchitektur: S-GW (Serving Gateway) – bedienende Gateways, die Verwaltungssoftware über das MM-Protokoll enthalten (MME – Mobility Management Entity).

Reis. 1. Vereinfachte LTE-Netzwerkarchitektur

In einem Funkzugangsnetzwerk wird die Funkschnittstelle zwischen dem UE und dem eNB auf Basis der orthogonalen Frequenz-Diversity-Technologie implementiert ( Ö orthogonal F Häufigkeit D ivision M Multiplexing, OFDMA). Der EPC-Betrieb basiert auf IP-Technologie. Diese Struktur wird als All-IP Network (AIPN) bezeichnet.

Die Struktur des LTE-Netzes ist in Abb. dargestellt. 2. Der Kern des EPC-Netzwerks (Evolved Packet Core) besteht aus einem Service-Gateway S-GW (Serving Gateway), einem Gateway für den Zugriff auf Paketnetzwerke P-GW (Packet Data Network Gateway) und einer Verwaltungsstruktur unter Verwendung des Mobility Management MME (Mobility Management Entity) Protokoll, verbunden mit den S-GW- und eNodeB-Signalisierungsschnittstellen.

Reis. 2.

eNodeB-Funktionen (Evolved NodeB)

eNodeB vereint die Funktionen von Basisstationen und Netzwerkcontrollern der 3. Generation:

Bietet Verkehrs- und Signalübertragung über einen Funkkanal.

Verwaltet die Verteilung von Funkressourcen,

Bietet einen End-to-End-Verkehrskanal zum S-GW,

Hält die Synchronisierung der Übertragungen aufrecht und kontrolliert den Grad der Interferenz in der Zelle.

Bietet Verschlüsselung und Integrität der Übertragung über den Funkkanal,

Wählt MME aus und organisiert den Signalaustausch mit ihm,

Komprimiert IP-Paket-Header,

Unterstützt Multimedia-Rundfunkdienste,

Bei Verwendung einer Struktur mit Leistungsverstärkern an einem Antennenmast organisiert es die Antennensteuerung über eine spezielle Iuant-Schnittstelle.

SchnittstelleS1 , wie in Abb. 2 gezeigt, unterstützt die Datenübertragung von S-GW und die Signalisierung über MME. Beachten Sie, dass der eNB möglicherweise Verbindungen zu mehreren S-GWs hat.

SchnittstellenX2 Wird verwendet, um Übergaben zwischen benachbarten Basisstationen zu organisieren, einschließlich des Lastausgleichs zwischen ihnen. In diesem Fall können X2-Schnittstellen logisch sein, d. h. Ihre Organisation erfordert keine echte physische Verbindung zwischen eNBs.

Funktionen des Serving GatewaysS- G.W.:

Routing der übertragenen Datenpakete,

Festlegung von Qualitätsindikatoren (Quality of Service, QoS) der bereitgestellten Dienste,

Paketpufferung für UEs im Leerlaufmodus

Bereitstellung von Anmeldeinformationen für die Preisgestaltung und Bezahlung der erbrachten Dienstleistungen.

S-GW ist eine Ankerstruktur, die Teilnehmermobilität bietet. Jedes operative UE wird von einem bestimmten S-GW bedient. Theoretisch kann ein UE mehreren Paketnetzwerken zugeordnet sein; dann wird es von mehreren S-GW-Servern bedient.

P-GW-Funktionen (Packet Data Network Gateway).

Gateway für den Zugriff auf Paketnetzwerke P- G.W. organisiert einen Zugangspunkt zu externen IP-Netzwerken. Dementsprechend ist P-GW das Anker-Gateway für die Verkehrsbereitstellung. Wenn der Teilnehmer eine statische IP-Adresse hat, aktiviert P-GW diese. Wenn der Teilnehmer für die Dauer der Kommunikationssitzung eine dynamische IP-Adresse erhalten muss, fordert P-GW diese vom DHCP-Server (Dynamic Host Configuration Protocol) an oder führt die erforderlichen DHCP-Funktionen selbst aus und sorgt anschließend für die Zustellung der IP-Adresse an der Abonnent. P-GW umfasst PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), das über die SGI-Schnittstelle und Datenpaketfilterung hochwertige Serviceeigenschaften auf einer externen Verbindung bereitstellt. Bei der Bedienung eines Teilnehmers in einem Heimnetzwerk können die P-GW- und S-GW-Funktionen entweder von zwei verschiedenen oder einem Gerät ausgeführt werden. Die S5-Schnittstelle ist eine GPRS- oder Proxy Mobile Ipv6-Tunnelverbindung. Befinden sich P-GW und S-GW in unterschiedlichen Netzen (z. B. bei der Betreuung eines Teilnehmers im Roaming), wird die S5-Schnittstelle durch die S8-Schnittstelle ersetzt.

MME-Funktionen (Mobility Management Entity).

MME-Steuergerät Erstens unterstützt es die Implementierung von Mobility Management-Protokollverfahren: Gewährleistung der Sicherheit des Netzwerks beim Anschluss eines UE und Auswahl von S-GW, P-GW. Die MME ist über die S6a-Schnittstelle mit dem HSS ihres Netzwerks verbunden. Die S10-Schnittstelle, die verschiedene MMEs verbindet, ermöglicht die Versorgung des UE sowohl bei einem Umzug des Teilnehmers als auch beim Roaming.

PCRF-Funktionen

Richtlinien- und Gebührenressourcenfunktion (PCRF) Im Wesentlichen handelt es sich um einen Verwaltungsserver, der die zentrale Verwaltung von Netzwerkressourcen sowie die Abrechnung und Preisgestaltung der bereitgestellten Dienste ermöglicht. Sobald eine Anfrage für eine neue aktive Verbindung erscheint, wird diese Information an das PCRF gesendet. Es wertet die ihm zur Verfügung stehenden Netzwerkressourcen aus und sendet Befehle an die PCEF des P-GW-Gateways, die Anforderungen an die Qualität der Dienste und deren Tarife festlegen.

Es entwickelt sich aktiv weiter, jeden Tag werden den Benutzern immer mehr Dienste und Anwendungen angeboten, die das Leben eines Mobilfunkteilnehmers so einfach wie möglich machen sollen. Es ist kein Geheimnis, dass viele Mobilfunknutzer regelmäßig Ressourcen auf ihren Gadgets verbrauchen. Fast jedes derzeit hergestellte Smartphone unterstützt LTE, dies ist eine zwingende Anforderung des modernen Informationszeitalters.

Eine kurze Geschichte des mobilen Internets

Damit ist das Internet zu einem festen Bestandteil jedes modernen Smartphones geworden. Es hilft Ihnen, Ihre E-Mails zu überprüfen und zu chatten in sozialen Netzwerken, und erhalten Sie einfach in kurzer Zeit die notwendigen Informationen. Bisher wurde das Telefon selten als Netzwerkzugangspunkt genutzt. Das hatte viele Gründe: Die Qualität der Verbindung ließ zu wünschen übrig, die Geschwindigkeit des Internets machte mich ziemlich nervös und außerdem spielte der Preis eine wichtige Rolle. Der Verkehr auf mobilen Geräten war für den Durchschnittsnutzer dieser Art der Kommunikation zunächst ein recht teures Vergnügen. Dennoch steht nichts still. Die größten Mobilfunknetzbetreiber und Gerätehersteller erkannten schnell alle Vorteile der Einführung und Reduzierung der Kosten technologisch fortschrittlicher Internetverbindungsmethoden für Benutzer mobiler Geräte.

Netzwerke der vierten Generation

Was ist LTE in einem Smartphone? Lasst uns ausführen kurzer Ausflug in die Entwicklungsgeschichte. Jeder erinnert sich also noch ganz gut an GPRS. Diese Technologie zur Verbindung mit dem World Wide Web erforderte eine bemerkenswerte Ausdauer und war unglaublich teuer, sodass sie sich nicht großer Beliebtheit erfreute. Es wird durch eine neue Technologie namens „dritte Generation mobiler Dienste“ oder 3G ersetzt. Mit der Umsetzung dieser technischen Errungenschaft wurde in den 2000er Jahren begonnen. Sein Besonderheit ist ein Dual-Rank-Anschluss, der eine Steigerung auf bis zu 3,5 Mbit/s ermöglicht. Dies bedeutet die Möglichkeit, Filme, Videos und andere verkehrsintensive Dateien auf Ihrem Smartphone anzusehen. Darüber hinaus hat sich die Kommunikationsqualität verbessert und in Netzen dieser Generation ist ein schneller Übergang vom Sprachanruf zur weiteren Nutzung des Internetsurfens möglich. Sie wurden jedoch durch weiter entwickelte Netze ersetzt – die vierte Generation oder 4G. Diese neueste Technologie ermöglicht den Zugriff auf das World Wide Web mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s – das ist LTE in einem Smartphone.

So funktioniert LTE

Versuchen wir nun, die Netzwerke der neuesten Generation, ihre Unterstützung und die Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Situationen zu verstehen. Jede Kommunikationsgeneration verändert sich im Laufe von zehn Jahren und es werden neue, erhöhte Anforderungen an sie gestellt. Was ist LTE in einem Smartphone der neuen Generation? Dabei handelt es sich um die Möglichkeit, Sprach- und Videokommunikation und vor allem einen Hochgeschwindigkeits-Internetzugang bequem zu nutzen. Unter sonst gleichen Bedingungen sind die offensichtlichen Vorteile unbestreitbar: schnelles Herunterladen von Informationen, Austausch großer Dateien, klares Bild bei der Online-Anzeige. All dies wird durch Multi-Peer-Verbindung und Paketdatenübertragung bereitgestellt. Allerdings haben Netze der neuen Generation einen begrenzten Abdeckungsbereich. An dieser Moment Das sind Megastädte große Städte und einige regionale Hauptstädte der Russischen Föderation. Alle Gadgets der neuen Generation unterstützen LTE, ihr Preis ist jedoch recht hoch. Chinesische Smartphones mit LTE sind ständig gefragt – als günstigere, aber mit ähnlichen Spezifikationen. Jetzt können Sie sich vorstellen, was LTE in einem Smartphone ist und wofür diese Kommunikationsgeneration verwendet wird.

Das LTE-Standardnetz wurde kürzlich vom 3GPP-Konsortium genehmigt. Dank der Verwendung einer solchen Funkschnittstelle ist es möglich, ein Netzwerk mit beispiellosen Betriebsparametern hinsichtlich der maximalen Geschwindigkeit der Datenübertragung, der Verzögerungszeit beim Senden von Paketen sowie der spektralen Effizienz zu erhalten. Die Autoren sagen, dass der Start des LTE-Netzes eine flexiblere Nutzung des Funkspektrums, Mehrantennentechnologie, Kanalanpassung, Versandmechanismen, Datenübertragung und Leistungssteuerung ermöglicht.

Hintergrund

Mobiles Breitband, das auf der Technologie der schnellen Übertragung von Datenpaketen nach dem HSPA-Standard basiert, hat bei Nutzern von Mobilfunknetzen bereits eine große Akzeptanz gefunden. Allerdings ist es notwendig, deren Dienste weiter zu verbessern, beispielsweise durch eine Erhöhung der Datenübertragungsgeschwindigkeit, eine Minimierung der Latenzzeiten und auch eine Erhöhung der gesamten Netzwerkkapazität, da die Anforderungen der Nutzer an solche Kommunikationsdienste ständig steigen. Zu diesem Zweck wurden vom 3GPP-Konsortium die Funkschnittstellen HSPA Evolution und LTE spezifiziert.

Hauptunterschiede zu früheren Versionen

Das LTE-Standardnetz unterscheidet sich vom zuvor entwickelten 3G-System durch verbesserte technische Eigenschaften, einschließlich der maximalen Geschwindigkeit, mit der Informationen übertragen werden – mehr als 300 Megabit pro Sekunde, die Verzögerung beim Senden von Paketen beträgt nicht mehr als 10 Millisekunden und die spektrale Effizienz ist gestiegen viel höher. Der Aufbau von LTE-Netzen kann sowohl in neuen Frequenzbändern als auch in denen erfolgen, die den Betreibern bereits zur Verfügung stehen.

Diese Funkschnittstelle wird als Lösung positioniert, auf die Betreiber schrittweise von den derzeit bestehenden Standardsystemen 3GPP und 3GPP2 umsteigen werden. Und die Entwicklung dieser Schnittstelle ist ein ziemlich wichtiger Schritt zur Bildung des IMT-Advanced 4G-Netzwerkstandards, also einer neuen Generation. Tatsächlich enthält die LTE-Spezifikation bereits die meisten Funktionen, die ursprünglich für 4G-Systeme vorgesehen waren.

Prinzip der Funkschnittstellenorganisation

Die Funkkommunikation zeichnet sich dadurch aus, dass die Qualität des Funkkanals nicht zeitlich und räumlich konstant ist, sondern von der Frequenz abhängt. Hierbei ist zu beachten, dass sich Kommunikationsparameter durch die Mehrwegeausbreitung von Funkwellen relativ schnell ändern. Um eine konstante Geschwindigkeit des Informationsaustauschs über einen Funkkanal aufrechtzuerhalten, werden üblicherweise eine Reihe von Methoden verwendet, um solche Änderungen zu minimieren, nämlich verschiedene Übertragungsdiversitätsverfahren. Gleichzeitig kann es bei der Übertragung von Informationspaketen vorkommen, dass Nutzer kurzfristige Schwankungen der Bitrate nicht immer bemerken. Der LTE-Netzwerkmodus geht davon aus, dass das Grundprinzip des Funkzugangs nicht eine Reduzierung, sondern die Nutzung schneller Änderungen der Qualität des Funkkanals ist, um eine möglichst effiziente Nutzung der jederzeit verfügbaren Funkressourcen zu gewährleisten. Dies wird im Frequenz- und Zeitbereich mithilfe der OFDM-Funkzugangstechnologie umgesetzt.

LTE-Netzwerkgerät

Um was für ein System es sich handelt, kann man nur verstehen, wenn man versteht, wie es organisiert ist. Es basiert auf der herkömmlichen OFDM-Technologie, die mehrere schmalbandige Unterträger umfasst. Die Verwendung des letzteren in Kombination mit einem zyklischen Präfix ermöglicht es, die OFDM-basierte Kommunikation resistent gegen eine vorübergehende Streuung von Funkkanalparametern zu machen und ermöglicht es außerdem, die Notwendigkeit der Verwendung komplexer Entzerrer auf der Empfangsseite praktisch zu eliminieren. Dieser Umstand erweist sich für die Organisation eines Abwärtskanals als sehr nützlich, da in diesem Fall die Verarbeitung von Signalen durch den Empfänger auf der Hauptfrequenz vereinfacht werden kann, wodurch die Kosten für das Endgerät selbst gesenkt werden können sowie die dabei verbrauchte Leistung. Und dies wird besonders wichtig, wenn ein 4G-LTE-Netzwerk in Verbindung mit der Multistream-Übertragung genutzt wird.

Der Upstream-Kanal, bei dem die abgestrahlte Leistung deutlich geringer ist als im Downstream-Kanal, erfordert die zwingende Einbeziehung einer energieeffizienten Methode der Informationsübertragung, um den Abdeckungsbereich zu vergrößern, den Empfangsgerätbedarf und auch dessen Kosten zu reduzieren. Die Forschung hat dazu geführt, dass für den LTE-Uplink nun die Single-Frequenz-Technologie zur Übertragung von Informationen in Form von OFDM mit Dispersion entsprechend dem Diskretengesetz verwendet wird. Eine solche Lösung ermöglicht ein geringeres Verhältnis von mittlerer und maximaler Leistung im Vergleich zur Verwendung herkömmlicher Modulation, was eine höhere Energieeffizienz ermöglicht und das Design von Endgeräten vereinfacht.

Die grundlegende Ressource, die bei der Übertragung von Informationen gemäß der ODFM-Technologie verwendet wird, kann in Form eines Zeit-Frequenz-Netzwerks nachgewiesen werden, das einem OFDM-Symbolsatz und Unterträgern im Zeit- und Frequenzbereich entspricht. Der LTE-Netzwerkmodus geht davon aus, dass als Hauptelement der Datenübertragung zwei Ressourcenblöcke verwendet werden, die einem Frequenzband von 180 Kilohertz und einem Zeitintervall von einer Millisekunde entsprechen. Große Auswahl Datenraten können durch die Bündelung von Frequenzressourcen und die Konfiguration von Kommunikationsparametern, einschließlich der Auswahl der Kodierungsrate und der Modulationsreihenfolge, erreicht werden.

Technische Eigenschaften

Wenn wir LTE-Netze betrachten, wird nach einigen Erläuterungen klar, was es ist. Um die hohen Ziele zu erreichen, die an die Funkschnittstelle eines solchen Netzwerks gestellt werden, haben seine Entwickler eine Reihe von Maßnahmen ergriffen wichtige Punkte und Funktionalität. Im Folgenden wird jeder von ihnen beschrieben und detailliert beschrieben, welche Auswirkungen er auf wichtige Indikatoren wie Netzwerkkapazität, Funkabdeckung, Latenz und Datenübertragungsgeschwindigkeit hat.

Flexibilität bei der Nutzung des Funkspektrums

Die in einer bestimmten geografischen Region geltenden gesetzlichen Regelungen haben Einfluss darauf, wie die mobile Kommunikation organisiert wird. Das heißt, sie schreiben ein Funkspektrum vor, das in verschiedenen Frequenzbereichen in ungepaarten oder gepaarten Bändern unterschiedlicher Breite aufgeteilt wird. Die Flexibilität in der Nutzung ist einer der wichtigsten Vorteile des LTE-Funkspektrums und ermöglicht dessen Einsatz in verschiedene Situationen. Die Architektur des LTE-Netzes ermöglicht nicht nur das Arbeiten in unterschiedlichen Frequenzbereichen, sondern auch die Nutzung unterschiedlich breiter Frequenzbänder: von 1,25 bis 20 Megahertz. Darüber hinaus kann ein solches System in ungepaarten und gepaarten Frequenzbändern arbeiten und unterstützt jeweils Zeit- und Frequenzduplex.

Wenn es sich um Endgeräte handelt, kann das Gerät bei Verwendung gepaarter Frequenzbänder im Vollduplex- oder Halbduplex-Modus betrieben werden. Der zweite Modus, in dem das Terminal Daten empfängt und sendet andere Zeit und bei unterschiedlichen Frequenzen ist attraktiv, weil dadurch die Anforderungen an die Eigenschaften eines Duplexfilters deutlich reduziert werden. Dadurch ist es möglich, die Kosten für Endgeräte zu senken. Darüber hinaus wird es möglich, gepaarte Frequenzbänder mit unbedeutendem Duplexabstand einzuführen. Es zeigt sich, dass LTE-Mobilkommunikationsnetze mit nahezu jeder Verteilung des Frequenzspektrums organisiert werden können.

Die einzige Herausforderung bei der Entwicklung einer Funkzugangstechnologie, die eine flexible Nutzung des Funkspektrums erfordert, besteht darin, Kommunikationsgeräte interoperabel zu machen. Zu diesem Zweck implementiert die LTE-Technologie eine identische Rahmenstruktur bei der Verwendung unterschiedlich breiter Frequenzbänder und unterschiedlicher Duplexmodi.

Datenübertragung über mehrere Antennen

Der Einsatz von Mehrantennenrundfunk in mobilen Kommunikationssystemen ermöglicht deren Verbesserung technische Eigenschaften, sowie ihre Möglichkeiten in Bezug auf Abonnentendienste erweitern. Bei der LTE-Netzabdeckung kommen zwei Mehrantennen-Übertragungsverfahren zum Einsatz: Diversity und Multi-Stream, wobei ein Sonderfall die Bildung eines schmalen Funkstrahls ist. Diversity-Informationen können als eine Möglichkeit betrachtet werden, den Signalpegel von zwei Antennen auszugleichen, wodurch starke Einbrüche im Pegel der Signale vermieden werden, die von jeder Antenne separat empfangen werden.

Wir können uns das LTE-Netz genauer ansehen: Was ist es und wie nutzt es alle angegebenen Modi? Die Diversity-Übertragung basiert dabei auf dem Verfahren der Ortsfrequenzkodierung von Datenblöcken, die bei gleichzeitiger Nutzung von vier Antennen durch Zeit-Diversity mit Frequenzverschiebung ergänzt wird. Diversity wird typischerweise bei gängigen Downlinks verwendet, bei denen eine zustandsbasierte Planung nicht verwendet werden kann. Diversity kann zur Weiterleitung von Benutzerdaten wie VoIP-Verkehr verwendet werden. Aufgrund der relativ geringen Intensität dieses Datenverkehrs ist der zusätzliche Overhead, der mit der zuvor erwähnten Dispatching-Funktion verbunden ist, nicht zu rechtfertigen. Dank der verteilten Datenübertragung ist es möglich, den Zellradius und die Netzwerkkapazität zu erhöhen.

Bei der Multistream-Übertragung zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Informationsströme über einen Funkkanal werden mehrere Empfangs- und Sendeantennen verwendet, die sich im Endgerät bzw. in der Basisnetzstation befinden. Dadurch erhöht sich die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit deutlich. Wenn das Endgerät beispielsweise mit vier Antennen ausgestattet ist und die gleiche Anzahl an der Basisstation verfügbar ist, ist es durchaus möglich, bis zu vier Datenströme gleichzeitig über einen Funkkanal zu übertragen, wodurch sich der Durchsatz sogar vervierfachen lässt .

Wenn ein Netzwerk mit geringer Auslastung oder kleinen Zellen verwendet wird, kann dank der Multithread-Übertragung eine recht hohe Leistung erreicht werden Bandbreite für Funkkanäle sowie die effiziente Nutzung von Funkressourcen. Bei großen Zellen und hoher Lastintensität lässt die Qualität des Kanals die Verwendung einer Multistream-Übertragung nicht zu. In diesem Fall kann die Signalqualität verbessert werden, indem mehrere Sendeantennen verwendet werden, um einen schmalen Strahl für die Datenübertragung zu bilden

Betrachtet man das LTE-Netz – was es für eine höhere Effizienz bietet – dann lässt sich der Schluss ziehen, dass diese Technologie für qualitativ hochwertige Arbeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen adaptives Multi-Streaming implementiert, mit dem Sie die Anzahl der Streams ständig anpassen können gleichzeitig übertragen, entsprechend dem sich ständig ändernden Zustand des Kommunikationskanals. Bei gutem Zustand des Kanals können bis zu vier Datenströme gleichzeitig übertragen werden, was Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 300 Megabit pro Sekunde bei einer Frequenzbandbreite von 20 Megahertz ermöglicht.

Ist der Kanalzustand nicht so günstig, werden weniger Streams übertragen. In dieser Situation können Antennen verwendet werden, um ein schmales Strahlungsmuster zu bilden, wodurch die Gesamtempfangsqualität erhöht wird, was letztendlich zu einer Erhöhung der Systemkapazität und einer Erweiterung des Versorgungsbereichs führt. Um ausgedehnte Funkabdeckungsbereiche oder Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung bereitzustellen, können Sie einen Datenstrom aus einem schmalen Strahl übertragen oder eine verteilte Datenübertragung auf gemeinsamen Kanälen verwenden.

Anpassungs- und Versandmechanismus für Kommunikationskanäle

Das Funktionsprinzip von LTE-Netzen geht davon aus, dass unter Dispatching die Verteilung von Netzwerkressourcen für die Datenübertragung unter den Benutzern verstanden wird. Dies ermöglicht ein dynamisches Dispatching im Downlink und Uplink. LTE-Netze in Russland sind derzeit so konfiguriert, dass Kommunikationskanäle und die Gesamtleistung des gesamten Systems ausgeglichen werden.

Die LTE-Funkschnittstelle übernimmt die Umsetzung einer Dispatch-Funktion abhängig vom Zustand des Kommunikationskanals. Mit seiner Hilfe wird eine Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit gewährleistet, was durch den Einsatz von Modulation höherer Ordnung, die Übertragung zusätzlicher Informationsströme, die Reduzierung des Kanalkodierungsgrades und auch die Reduzierung der Anzahl wiederholter Sendungen erreicht wird. Hierzu werden Frequenz- und Zeitressourcen genutzt, die sich durch relativ gute Kommunikationsbedingungen auszeichnen. Es stellt sich heraus, dass die Übertragung einer bestimmten Datenmenge in einem kürzeren Zeitraum erfolgt.

LTE-Netze sind in Russland, wie auch in anderen Ländern, so aufgebaut, dass der Verkehr von Diensten, die damit beschäftigt sind, Pakete mit geringer Nutzlast nach den gleichen Zeitintervallen zu versenden, eine Erhöhung des für die Dynamik erforderlichen Signalverkehrsvolumens erforderlich machen kann Versand. Sie kann sogar die Menge der vom Benutzer übermittelten Informationen überschreiten. Deshalb gibt es so etwas wie ein statisches Dispatching des LTE-Netzes. Was das ist, wird klar, wenn wir sagen, dass dem Benutzer eine Funkfrequenzressource zugewiesen wird, die für die Übertragung einer bestimmten Anzahl von Unterrahmen bestimmt ist.

Dank Anpassungsmechanismen ist es möglich, aus einem Kanal mit dynamischer Kommunikationsqualität „alles Mögliche herauszuholen“. Es ermöglicht die Auswahl eines Kanalkodierungs- und Modulationsschemas entsprechend den Kommunikationsbedingungen, die LTE-Netzwerke charakterisieren. Was das ist, wird klar, wenn wir sagen, dass sein Betrieb die Geschwindigkeit der Datenübertragung sowie die Wahrscheinlichkeit von Fehlern im Kanal beeinflusst.

Uplink-Leistung und ihre Regulierung

Dieser Aspekt betrifft die Steuerung des von den Endgeräten abgegebenen Leistungspegels, um die Netzwerkkapazität zu erhöhen, die Kommunikationsqualität zu verbessern, die Funkabdeckung zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken. Um die oben genannten Ziele zu erreichen, streben Leistungssteuerungsmechanismen danach, den Pegel des eingehenden Nutzsignals zu maximieren und gleichzeitig Funkstörungen zu reduzieren.

LTE-Netze von Beeline und anderen Betreibern gehen davon aus, dass Signale eingehen Uplink orthogonal bleiben, das heißt, es sollte zumindest in diesem Fall keine gegenseitige Funkinterferenz zwischen Nutzern derselben Zelle geben ideale Bedingungen Kommunikation. Der Grad der von Benutzern benachbarter Zellen verursachten Störungen hängt davon ab, wo sich das sendende Endgerät befindet, d. h. davon, wie sein Signal auf dem Weg zur Zelle gedämpft wird. Genauso ist das Megafon LTE-Netz aufgebaut. Es wäre richtig zu sagen: Je näher das Terminal an der Nachbarzelle ist, desto höher ist der Grad der Interferenz, den es in dieser erzeugt. Terminals, die sich in größerer Entfernung von einer Nachbarzelle befinden, können Signale mit höherer Leistung übertragen als Terminals, die sich in unmittelbarer Nähe dazu befinden.

Aufgrund der Orthogonalität der Signale kann der Uplink Signale von Endgeräten unterschiedlicher Leistung im selben Kanal in derselben Zelle multiplexen. Dies bedeutet, dass Signalpegelspitzen, die durch die Mehrwegeausbreitung von Funkwellen entstehen, nicht kompensiert werden müssen, sondern durch Mechanismen zur Anpassung und Verteilung von Kommunikationskanälen zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Datenübertragung genutzt werden können.

Datenrelais

Fast jedes Kommunikationssystem, und LTE-Netze in der Ukraine bilden da keine Ausnahme, macht von Zeit zu Zeit Fehler beim Senden von Daten, beispielsweise aufgrund von Signalschwund, Störungen oder Rauschen. Fehlerschutz wird durch Techniken zur erneuten Übertragung verlorener oder beschädigter Informationen bereitgestellt, die dies sicherstellen sollen Gute Qualität Kommunikation. Funkressourcen werden wesentlich effizienter genutzt, wenn das Datenweiterleitungsprotokoll effizient organisiert ist. Um die Hochgeschwindigkeits-Luftschnittstelle voll auszunutzen, verfügt die LTE-Technologie über ein dynamisch effizientes zweischichtiges Datenrelaissystem, das Hybrid ARQ implementiert. Es zeichnet sich durch geringe Gemeinkosten für die Bereitstellung aus Rückmeldung und erneutes Senden von Daten, ergänzt durch ein äußerst zuverlässiges selektives Wiederholungsprotokoll.

Das HARQ-Protokoll versorgt das empfangende Gerät mit redundanten Informationen und gibt ihm so die Möglichkeit, bestimmte Fehler zu korrigieren. Die erneute Übertragung mithilfe des HARQ-Protokolls führt zur Bildung zusätzlicher Informationsredundanz, die möglicherweise erforderlich ist, wenn die erneute Übertragung nicht ausreicht, um Fehler zu beseitigen. Die erneute Übertragung von Paketen, die nicht vom HARQ-Protokoll korrigiert wurden, erfolgt über das ARQ-Protokoll. LTE-Netze auf dem iPhone funktionieren nach den oben beschriebenen Prinzipien.

Mit dieser Lösung können wir eine minimale Verzögerung bei der Übertragung von Paketen mit geringem Overhead garantieren und gleichzeitig eine zuverlässige Kommunikation gewährleisten. Mit dem HARQ-Protokoll können Sie die meisten Fehler erkennen und beheben, was dazu führt, dass das ARQ-Protokoll eher selten verwendet wird, da dies mit erheblichen Overhead-Kosten sowie einer Erhöhung der Latenz bei der Übertragung von Paketen verbunden ist.

Ist der Endknoten, der diese beiden Protokolle unterstützt und so sicherstellt, dass die Schichten der beiden Protokolle eng gekoppelt sind. Zu den verschiedenen Vorteilen einer solchen Architektur zählen die hohe Geschwindigkeit der Beseitigung von Fehlern, die nach dem HARQ-Betrieb verbleiben, sowie die einstellbare Menge an Informationen, die durch die Verwendung des ARQ-Protokolls übertragen werden.

Die LTE-Luftschnittstelle verfügt aufgrund ihrer Kernkomponenten über hohe Leistungseigenschaften. Die Flexibilität bei der Nutzung des Funkspektrums ermöglicht Ihnen die Nutzung dieser Funkschnittstelle mit jeder verfügbaren Frequenzressource. Die LTE-Technologie bietet eine Reihe von Funktionen, die eine effiziente Nutzung sich schnell ändernder Kommunikationsbedingungen gewährleisten. Abhängig vom Kanalstatus verteilt die Dispatch-Funktion die besten Ressourcen an Benutzer. Der Einsatz von Mehrantennentechnologien führt zu einer Reduzierung des Signalschwunds und mit Hilfe von Kanalanpassungsmechanismen können Signalkodierungs- und Modulationsverfahren eingesetzt werden, um eine optimale Kommunikationsqualität unter bestimmten Bedingungen zu gewährleisten.