O que é a rede lte. Perspectivas para a construção de infraestrutura LTE

LTE ele é 4G LTE, é uma técnica promissora para transferência de informações em alta velocidade via protocolos GSM/EDGE e UMTS/HSPA em telefones. Sabe-se que o LTE é um padrão que se destina principalmente a aumentar a velocidade de troca de dados usando celulares, PDA e outros dispositivos interativos com a capacidade de se conectar a terminais móveis celulares.

O que é issoLTE 4 Gem smartphones? Como o “padrão de transmissão de dados de quarta geração” para telefones, o LTE é uma evolução lógica do padrão de transmissão de dados mais antigo, o padrão de terceira geração também conhecido como 3G.

O padrão LTE baseia-se no conceito de manter a máxima redução no custo de transmissão, com concomitante aumento de velocidade e possibilidade de conexão opcional promissora de diversos serviços de informação.

Em outras palavras, os criadores do 4G LTE estabeleceram o objetivo de desenvolver um método mais avançado e ao mesmo tempo mais barato de transferência de dados para telefones, que, além disso, se tornaria a base para novas melhorias e inovações. E observarei que o 4G LTE satisfez totalmente suas ambições. Para realmente entender que isso é LTE, você só pode usar essa tecnologia por um tempo em seus gadgets.

Características da tecnologia LTE

Graças ao método inovador de modulação digital do sinal de rádio e arquitetura de otimização (existente no momento do desenvolvimento do 4G LTE) das redes 3G, o novo fluxo foi capaz de fornecer taxas de transferência de dados de até 326,4 Mbps! E isso apesar do fato de que o atraso entre o envio de pacotes foi reduzido daqueles que existiam naquele momento 2,8 segundos a 5 milissegundos!

Além disso, essa tecnologia 4G LTE permite tráfego de rádio na mais ampla faixa de frequência de 1,4 MHz a 20 MHz, e ainda suporta diferenciação de canal de frequência (FDD), o que possibilita o uso desse protocolo para uma variedade de opções auxiliares, por exemplo, para telefonia IP, troca de voz baseada na tecnologia VoLTE e outras transmissões de pacotes "pesados".

De referir ainda que esta tecnologia LTE, devido à optimização dos desenvolvimentos arquitectónicos da rede 3G, permite ligar até duzentos assinantes activos mesmo a uma célula móvel standard de 5 MHz. Graças a esse recurso, o padrão 4G LTE possibilitou não apenas aumentar as características existentes das redes 3G, mas também reduzir diretamente o custo de troca de dados, pois agora são necessários menos equipamentos para fornecer troca de rádio do mesmo número de dispositivos.

A diferença entre 4G e 3G

Além dos recursos principais acima, que são desenvolvimento lógico desenvolvimentos do padrão 3G, 4G LTE também possui recursos exclusivos, em particular:

  • Possibilidade de interação com o protocolo E-ULTRA;
  • Uma metodologia conceitualmente nova para apoiar a mobilidade de transmissão de sinais, que permite a comunicação via rádio com um terminal que se desloca a uma velocidade de até 350 km/h;
  • Dados de pacotes comutados por rádio;
  • Faixas anteriormente inacessíveis do espectro de frequência.

Como posso me conectar à rede LTE

Deve-se notar que a maioria dos dispositivos modernos suportava LTE mesmo antes de sua introdução generalizada, e isso não é coincidência - os desenvolvedores focaram na possibilidade de cooperação com antigos terminais clientes GSM / EDGE, UMTS e CDMA2000 (telefones celulares, PDAs). Descobrimos o que é esse padrão LTE, agora descobriremos como usar o LTE no telefone.

No entanto, para usar todas as vantagens deste protocolo "ao máximo", você ainda precisará de um dispositivo que suporte o padrão 4G, pois caso contrário a taxa de transferência de dados será limitada pelos parâmetros do dispositivo cliente, e não pela potência da torre de celular.

Quanto à configuração do software, não são necessários aplicativos ou utilitários para o emparelhamento com a rede 4G LTE - basta prescrever os dados de autorização padrão da operadora móvel ao terminal. Simplificando, se o seu telefone ficou online no território da Federação Russa usando o protocolo 3G, "encontrando" uma célula 4G LTE, ela se conectará a ela sem nenhuma participação de sua parte e você só terá que se contentar com Internet móvel de alta velocidade.

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O que é 4G (LTE)? De acordo com a Wikipedia, LTE (literalmente do inglês Long-TermEvolution - desenvolvimento de longo prazo, muitas vezes referido como 4G LTE) é um padrão de transmissão de dados sem fio de alta velocidade para telefones celulares e outros terminais de dados (modems, por exemplo). Ele aumenta a largura de banda e a velocidade usando uma interface de rádio diferente enquanto melhora o núcleo da rede. O padrão foi desenvolvido pelo 3GPP (consórcio que desenvolve especificações para telefonia móvel). A interface sem fio LTE não é compatível com 2G e 3G, portanto, deve operar em uma frequência separada. Na Rússia, três faixas de frequência são alocadas para LTE - 800, 1800 e 2600 MHz.

LTE FDD e LTE TDD

O padrão LTE é de dois tipos, cujas diferenças são bastante significativas. FDD - FrequencyDivisionDuplex (separação de frequência do canal de entrada e saída) TDD - TimeDivisionDuplex (separação de tempo do canal de entrada e saída). Grosso modo, FDD é LTE paralelo e TDD é LTE serial. Por exemplo, com uma largura de canal de 20 MHz em FDD LTE, parte da faixa (15 MHz) é fornecida para download e parte (5 MHz) para upload. Assim, os canais não se sobrepõem em frequências, o que permite trabalhar de forma simultânea e estável para download e upload de dados. No TDD LTE, o mesmo canal de 20 MHz é totalmente fornecido tanto para download quanto para descarregamento, e os dados são transferidos para ambos os lados alternadamente, enquanto o download ainda tem prioridade. Em geral, o FDD LTE é preferível porque é mais rápido e mais estável.

Bandas de frequência LTE, Banda

As redes LTE (FDD e TDD) operam em diferentes frequências em países diferentes... Em muitos países, várias bandas de frequência são operadas ao mesmo tempo. Cabe ressaltar que nem todos os equipamentos podem operar em diferentes “bandas”, ou seja. faixas de frequência. As bandas FDD são numeradas de 1 a 31, as bandas TDD de 33 a 44. Existem vários padrões adicionais que ainda não receberam números. As especificações para bandas de frequência são chamadas de bandas (BAND). Na Rússia e na Europa, a banda 7, banda 20, banda 3 e banda 38 são usadas principalmente.

Na Rússia, quatro faixas de frequência são usadas atualmente para redes de 4ª geração:

Como exemplo, darei a distribuição de frequência entre as principais operadoras de telecomunicações russas na faixa LTE2600 (Band7):

Como você pode ver neste diagrama, Beeline tem apenas 10 MHz. A Rostelecom também obteve apenas 10 MHz. MTS - 35 MHz na região de Moscou e 10 MHz em todo o país. E Megafon e Yota (esta é a mesma holding) conseguiram até 65 MHz para dois na região de Moscou e 40 MHz em toda a Rússia! Através do Yota, apenas o Megafon no padrão 4G funciona virtualmente em Moscou, em outras regiões - Megafon e MTS. Na faixa TDD, a televisão (Cosmos-TV, etc.) operará em toda a Rússia, exceto em Moscou.
Para a distribuição completa de frequências de operadoras de telefonia móvel na Rússia, consulte.

Redes 4G LTE na Rússia

Operador Faixa de Frequência (MHz) Dw / Up Largura do canal (MHz) Tipo duplex Número da tira
Yota 2500-2530 / 2620-2650 2x30 FDD banda 7
Megafone 2530-2540 / 2650-2660 2x10 FDD banda 7
Megafone 2575-2595 20 TDD banda 38
MTS 2540-2550 / 2660-2670 2x10 FDD banda 7
MTS 2595-2615 20 TDD banda 38
Linha reta 2550-2560 / 2670-2680 2x10 FDD banda 7
Tele 2 2560-2570 / 2680-2690 2x10 FDD banda 7
MTS 1710-1785 / 1805-1880 2x75 FDD banda 3
Tele 2 832-839.5 / 791-798.5 2x7,5 FDD banda 20
MTS 839.5-847 / 798.5-806 2x7,5 FDD banda 20
Megafone 847-854.5 / 806-813.5 2x7,5 FDD banda 20
Linha reta 854.5-862 / 813.5-821 2x7,5 FDD banda 20

A distribuição de frequência entre os operadores por regiões da Rússia pode ser encontrada.

Para aqueles que têm dificuldade em lembrar os números de faixas de banda ou não têm uma referência adequada em mãos, recomendo o pequeno aplicativo Android RFrequence, cuja captura de tela é fornecida abaixo.

Categorias LTE

Os dispositivos de assinante são classificados em categorias. Os dispositivos mais comuns hoje são Categoria 4 CAT4. Isso significa que a velocidade máxima atingível de Internet móvel para recepção (downlink ou DL) pode ser de 150 Mbit/s, para transmissão (uplink ou UL) - 50 Mbit/s. É importante notar que esta é a velocidade máxima alcançável em condições ideais - a principal delas é que você não está longe da torre, não há mais assinantes na célula além de você, o transporte óptico está conectado à estação base, etc. As categorias mais comuns de dispositivos de assinante são mostradas na tabela.

A tabela requer alguma explicação. Mencionados aqui são "agregação de operadora" e "tecnologias complementares". Vou tentar explicar o que é.

Agregação de frequência

Neste caso, a palavra "agregação" significa uma união, ou seja, agregação de frequência é a agregação de frequências. O que isso significa - vou tentar explicar abaixo.
Sabe-se que a taxa de recepção da transmissão depende da largura do canal de transmissão. Como vimos na tabela da seção anterior, a largura do canal para carregamento, por exemplo, MTS é de 10 MHz na faixa Band7 (exceto Moscou) e também 10 MHz para retorno. Para aumentar a velocidade de download, a operadora redistribui as frequências adquiridas na proporção de 15 MHz para download e 5 MHz para devolução. Outros provedores fazem o mesmo.

Uma vez que um dos desenvolvedores teve uma ideia brilhante - e se o sinal for transmitido não em uma frequência portadora, mas em várias ao mesmo tempo. Assim, o canal de transmissão/recepção é expandido e a velocidade teoricamente aumentará significativamente. E se você também transmitir cada portadora de acordo com o esquema MIMO 2x2, obtemos ganhos adicionais em velocidade. Este esquema de recepção e transmissão é chamado de “agregação de frequência.” Este é o esquema utilizado pela Internet 4G+ ou LTE-Advanced (LTE-A).

A tabela indica que para Cat.9, o transmissor e o receptor devem ser capazes de transmitir e receber um sinal em três frequências portadoras (em três bandas) simultaneamente, a largura de cada canal deve ser de pelo menos 20 MHz. Para Cat.12, é necessário adicionalmente que os dispositivos de antena sejam conectados de acordo com o esquema 4x4 MIMO, ou seja, na verdade, você precisa de 4 antenas no lado de recepção e transmissão. Símbolos misteriosos 256QAM significam certo tipo modulação do sinal, o que permite um empacotamento mais denso de informações. Aqueles que desejam se familiarizar com este tópico com mais detalhes podem começar a se familiarizar com o material no artigo na Wikipédia e com os links lá.

Categorização do receptor

O esquema de agregação de frequências está sendo desenvolvido ativamente por provedores russos, muitos acordos sobre o uso mútuo de faixas de frequências foram concluídos e o sistema de antenas das estações base está sendo reconstruído. No entanto, há um problema - no lado da recepção, o assinante deve ser capaz de receber um sinal em várias frequências portadoras simultaneamente. Nem todos os smartphones, tablets e modems suportam agregação de frequência e, portanto, não podem funcionar em 4G+.

Desde 2016, a documentação para smartphones indica as faixas de frequência (bandas) e a categoria LTE em que podem trabalhar. Por exemplo, para o smartphone Huawei P10 Plus 2017, entre outros parâmetros, é indicado:

Além disso, este smartphone possui uma antena M IMO 4x4 integrada e um modem correspondente que permite processar sinais em duas frequências portadoras ao mesmo tempo. Se o seu smartphone for compatível com agregação de frequência, a guia "Configurações"> "Rede móvel" terá a seguinte aparência:


Nesse caso, seu smartphone é compatível com LTE-A.

Assim, os fabricantes de smartphones começaram a alcançar as operadoras de celular. Infelizmente, o mesmo não pode ser dito para os fabricantes de modem. Até agora, o modem mais produtivo fornece velocidades máximas de 150/50 Mbit/s, ou seja, pertence a Cat.4. Embora essa circunstância não seja muito perturbadora, tk. tais velocidades, se alcançadas na prática, são admiráveis. No entanto, a produção de roteadores móveis parece estar começando a acompanhar os smartphones. Os roteadores Cat.6 da Huawei e Netgeer começaram a aparecer no mercado (eles não suportam bandas russas). Portanto, o roteador Huawei E5787s-33a pode ser comprado no AliExpress por cerca de 10 mil rublos.

Devo dizer que as velocidades reais alcançadas no modo 4G + estão longe das declaradas, mas são muito mais altas do que no modo 4G simples. O autor realizou uma série de experimentos em Moscou, onde não é difícil encontrar LTE-A (operador Megafon), com um smartphone Cat.12, cujos resultados são mostrados nas capturas de tela. A primeira captura de tela - velocidades para LTE-A (a agregação de frequência está ativada), a segunda captura de tela para LTE (a agregação de frequência está desativada). Observe que, por algum motivo, ao fazer uma captura de tela, o sinal de mais desaparece do ícone 4G +. Por que - eu não sei, durante o teste houve um plus - veja a tela.


Seis medidas foram realizadas para cada modo. Em média, as velocidades com a agregação de frequência ativada são visivelmente mais altas, embora não várias vezes. As medições foram realizadas perto da torre durante o dia.

Aqueles que desejam experimentar com LTE-A

Se LTE-A apareceu em sua área, como você ficou convencido medindo as frequências da operadora escolhida (o provedor distribui a Internet em duas frequências, por exemplo, LTE800 e LTE2600, ou seja, usa a combinação B7 + B20) e suas mãos estão ansiosos para tentar e se for assim, você pode tentar usar um esquema de duas antenas MIMO com diplexers.



Após iniciar o aplicativo, acesse suas configurações e marque a caixa "Determinar as frequências GMS/UMTS/LTE".


Em seguida, a tela principal deve exibir as informações de seu interesse sobre a faixa de frequência usada.


No nosso caso, o smartphone conectado à rede Tele2 usando o padrão 4G na frequência de 1800 MHz (banda 3).

O LTE inclui a Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) e o Evolved Packet Core (EPC).

A rede LTE é construída como uma coleção de novas estações base eNB (Evolved NodeB ou eNodeB), onde eNBs vizinhos são interconectados pela interface X2. Os eNBs são conectados ao EPC através da interface S1. A Figura 1 mostra a interação de novos elementos na arquitetura de rede: S-GW (Serving Gateway) - gateways de atendimento contendo software de gerenciamento MM (MME - Mobility Management Entity).

Arroz. 1. Arquitetura simplificada da rede LTE

Na rede de acesso de rádio, a interface de rádio entre o UE e o eNB é implementada com base na tecnologia de diversidade de frequência ortogonal ( O ortogonal F frequência D visão M ultiplexação, OFDMA). O EPC é baseado na tecnologia IP. Essa estrutura é chamada de Rede All-IP (AIPN).

A estrutura da rede LTE é mostrada na Fig. 2. O núcleo da rede EPC (Evolved Packet Core) consiste em um Serving Gateway (S-GW), um gateway P-GW (Packet Data Network Gateway), uma estrutura de gerenciamento de protocolo Mobility Management MME (Mobility Management Entity) associada a Interfaces de sinalização S-GW e eNodeB.


Arroz. 2.

Funções ENodeB (Evolved NodeB)

eNodeB combina as funções de estações base e controladores de redes de 3ª geração:

Fornece tráfego e transmissão de sinalização através do canal de rádio,

Controla a alocação de recursos de rádio,

Fornece um canal de tráfego de ponta a ponta para o S-GW,

Mantém a sincronização de transmissão e controla o nível de interferência na célula,

Fornece criptografia e integridade de transmissão de rádio,

Escolhe um MME e organiza uma troca de sinalização com ele,

Comprime os cabeçalhos dos pacotes IP,

Suporta serviços de transmissão multimídia,

Ao usar uma estrutura com amplificadores de potência no mastro da antena, ele organiza o controle da antena por meio de uma interface Iuant especial.

InterfaceS1 como mostrado na Figura 2, suporta transmissão de dados S-GW e sinalização sobre MME. Observe que um eNB pode ter conexões com vários S-GWs.

InterfacesX2 são usados ​​para organizar handovers entre estações base vizinhas, inclusive ao balancear a carga entre elas. Neste caso, as interfaces X2 podem ser lógicas, ou seja, eles não precisam ter uma conexão física real entre os eNBs.

Servindo funções de gatewayS- Gw:

Roteamento de pacotes de dados transmitidos,

Definir indicadores de qualidade (Qualidade de Serviço, QoS) dos serviços prestados,

Buffer de pacotes para UEs no modo ocioso

Fornecimento de credenciais para cobrança e pagamento dos serviços executados.

S-GW é uma estrutura âncora para mobilidade do assinante. Cada UE operacional é servido por um S-GW específico. Em teoria, um UE pode ser associado a várias redes de pacotes; então será servido por vários servidores S-GW.

Funções P-GW (Packet Data Network Gateway)

Gateway de pacote P- Gw organiza um ponto de acesso a redes IP externas. Assim, o P-GW é o gateway âncora para fornecer tráfego. Se o assinante tiver um endereço IP estático, o P-GW o ativará. Se o assinante precisar receber um endereço IP dinâmico durante a sessão de comunicação, o P-GW o solicita ao servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ou executa as funções DHCP necessárias, após o que garante a entrega do IP endereço ao assinante. O P-GW inclui uma Policy and Charging Enforcement Function (PCEF), que fornece características de serviço de alta qualidade em uma conexão externa por meio da interface Sgi e filtragem de pacotes de dados. Ao atender um assinante em uma rede doméstica, as funções P-GW e S-GW podem ser executadas por dois dispositivos diferentes ou por um dispositivo. A interface S5 é uma conexão de túnel GPRS ou Proxy Mobile Ipv6. Se P-GW e S-GW estiverem em redes diferentes (por exemplo, ao atender um assinante em roaming), a interface S5 será substituída pela interface S8.

Funções do MME (Entidade Gestora da Mobilidade)

unidade de controle MME suporta principalmente a implementação de procedimentos de protocolo de gerenciamento de mobilidade: garantindo a segurança da rede ao conectar o UE e a escolha de S-GW, P-GW. O MME está conectado ao HSS de sua rede através da interface S6a. A interface S10, conectando diferentes MMEs, permite atender o UE quando o assinante se desloca, bem como quando ele está em roaming.

Funções PCRF

Função de Política e Recurso de Cobrança (PCRF) na verdade, é um servidor de controle que fornece gerenciamento centralizado de recursos de rede, contabilidade e faturamento dos serviços prestados. Assim que houver uma solicitação de uma nova conexão ativa, essa informação vai para o PCRF. Avalia os recursos de rede à sua disposição e envia comandos ao PCEF do gateway P-GW, estabelecendo requisitos para a qualidade dos serviços e seu faturamento.

Está se desenvolvendo ativamente, a cada dia mais e mais serviços e aplicativos são oferecidos aos usuários, projetados para facilitar ao máximo a vida de um assinante de redes celulares. Não é nenhum segredo que muitos consumidores sem fio usam regularmente recursos em seus gadgets. Quase todos os smartphones lançados agora - com suporte LTE, é um requisito obrigatório da era da informação moderna.

Uma breve história da Internet móvel

Assim, a Internet tornou-se parte integrante de qualquer smartphone moderno. Ele ajuda a verificar e-mails, conversar em nas redes sociais, e apenas obter as informações necessárias em um curto espaço de tempo. Anteriormente, o telefone raramente era usado como ponto de acesso à rede. Isso se deveu a muitos motivos: a qualidade da conexão deixou muito a desejar, a velocidade da Internet me deixou bastante nervoso, além disso, o preço desempenhou um papel importante. O tráfego em dispositivos móveis era inicialmente bastante caro para um usuário comum desse tipo de comunicação. No entanto, nada fica parado. As maiores operadoras de redes celulares e fabricantes de gadgets rapidamente perceberam todos os benefícios de introduzir e reduzir o custo de métodos tecnicamente progressivos de conexão à Internet para usuários de dispositivos móveis.

Redes de quarta geração

O que é LTE em um smartphone? Nós vamos realizar excursão curta na história do desenvolvimento Assim, todos se lembram bem do GPRS. Essa tecnologia de conexão com a World Wide Web exigia notável resistência e era fabulosamente cara, portanto não era popular. Ele está sendo substituído por uma nova tecnologia chamada "serviços móveis de terceira geração", ou 3G. Essa conquista técnica começou a ser implementada na década de 2000. Seu característica distintivaé uma conexão dual-rank que pode aumentar até 3,5 Mbps. Isso significa a capacidade de visualizar filmes, vídeos e outros arquivos grandes para tráfego em um smartphone. Além disso, a qualidade da comunicação melhorou e, nas redes desta geração, é possível uma transição rápida de uma chamada de voz para o uso posterior da navegação na Internet. Mas eles foram substituídos por redes mais desenvolvidas - a quarta geração, ou 4G. Esta tecnologia mais recente permite que você acesse a World Wide Web em velocidades de até 100 Mbps - é isso que LTE é em um smartphone.

Como o LTE funciona

Agora vamos tentar entender as redes de última geração, seu suporte e a possibilidade de usá-las em diversas situações. Cada geração de comunicação muda ao longo de dez anos, e novos e maiores requisitos são impostos a elas. O que é LTE no smartphone da próxima geração? Esta é a capacidade de usar confortavelmente comunicações de voz e vídeo e, o que é importante, é o acesso à Internet de alta velocidade. Todas as outras coisas sendo iguais, vantagens claras são indiscutíveis: download rápido de informações, troca de arquivos grandes, uma imagem nítida ao navegar online. Tudo isso é fornecido pela conectividade multi-rank e transmissão de dados por pacote. No entanto, as redes de próxima geração têm cobertura limitada. No este momento são megacidades, grandes cidades e algumas capitais das regiões da Federação Russa. Todos os gadgets da nova geração têm suporte LTE, mas seu preço é bastante alto. Os smartphones chineses com LTE estão em constante demanda - tão mais baratos, mas com especificações semelhantes. Agora você pode imaginar o que é LTE em um smartphone e para que serve essa geração de comunicações.

A rede LTE foi recentemente aprovada pelo consórcio 3GPP. Através do uso de tal interface de rádio, é possível obter uma rede com desempenho sem precedentes em termos de velocidade máxima de transferência de dados, latência de transferência de pacotes e eficiência espectral. Os autores dizem que o lançamento da rede LTE permite um uso mais flexível do espectro de rádio, tecnologia multi-antena, adaptação de canal, mecanismos de agendamento, retransmissão de dados e controle de energia.

Fundo

A banda larga móvel, que é baseada na tecnologia de dados de pacotes de alta velocidade HSPA, já se tornou amplamente aceita pelos usuários de celular. No entanto, é necessário melhorar ainda mais o seu serviço, por exemplo, utilizando um aumento da velocidade de transmissão de dados, minimização do tempo de atraso, bem como um aumento da capacidade total da rede, uma vez que as exigências dos utilizadores para serviços de tal comunicação está aumentando constantemente. É para isso que a especificação das interfaces de rádio HSPA Evolution e LTE foi produzida pelo consórcio 3GPP.

Principais diferenças das versões anteriores

A rede LTE difere do sistema 3G desenvolvido anteriormente em características técnicas aprimoradas, incluindo a velocidade máxima em que as informações são transmitidas - mais de 300 megabits por segundo, o atraso de encaminhamento de pacotes não excede 10 milissegundos e a eficiência espectral tornou-se muito maior . As redes LTE podem ser construídas tanto em novas bandas de frequência como em bandas já existentes.

Esta interface rádio posiciona-se como uma solução para a qual os operadores irão migrar gradualmente dos sistemas de padrões existentes no momento, estes são 3GPP e 3GPP2. E o desenvolvimento dessa interface é um passo bastante importante para a formação do padrão IMT-Advanced para redes 4G, ou seja, uma nova geração. Na verdade, a especificação LTE já contém a maioria dos recursos que foram originalmente destinados a sistemas 4G.

O princípio de organizar a interface de rádio

A comunicação por rádio tem como característica que a qualidade do canal de rádio não é constante no tempo e no espaço, mas depende da frequência. Também deve ser dito que os parâmetros de comunicação mudam de forma relativamente rápida como resultado da propagação multipercurso das ondas de rádio. Para manter uma taxa de dados constante no ar, uma variedade de técnicas são comumente empregadas para minimizar essas variações, ou seja, técnicas de transmissão de diversidade. Ao mesmo tempo, no processo de transmissão de pacotes de informações, os usuários nem sempre percebem flutuações de curto prazo na taxa de bits. O modo de rede LTE assume como princípio básico o acesso rádio não a redução, mas a utilização de mudanças rápidas na qualidade do canal de rádio de forma a garantir o uso mais eficiente dos recursos de rádio disponíveis a qualquer momento. Isso é implementado nos domínios de frequência e tempo usando a tecnologia de acesso via rádio OFDM.

dispositivo de rede LTE

Que tipo de sistema é só pode ser entendido pela compreensão de como ele é organizado. Baseia-se na tecnologia OFDM convencional, que assume várias subportadoras de banda estreita. O uso deste último em combinação com um prefixo cíclico torna possível tornar a comunicação baseada em OFDM resistente a dispersões temporais de parâmetros de canal de rádio, e também torna possível eliminar praticamente a necessidade de equalizadores complexos no lado receptor. Esta circunstância revela-se muito útil para organizar o canal a jusante, pois neste caso é possível simplificar o processamento do sinal pelo receptor na frequência principal, o que permite reduzir o custo do próprio dispositivo terminal, bem como como a energia consumida por ele. E isso se torna especialmente importante no caso de usar a rede 4G LTE junto com a transmissão no modo multi-stream.

O canal upstream, onde a potência irradiada é significativamente menor do que no canal downstream, requer a inclusão obrigatória de um método de transmissão de informações energeticamente eficiente, a fim de aumentar a área de cobertura, reduzir o dispositivo receptor, bem como seu custo. Os estudos realizados levaram ao facto de agora para o canal LTE upstream ser utilizada uma tecnologia de transmissão de informação de frequência única na forma de OFDM com uma dispersão correspondente à lei discreta.

O recurso básico utilizado na transmissão de informações de acordo com a tecnologia ODFM pode ser demonstrado na forma de uma rede tempo-frequência que corresponde ao conjunto de símbolos OFDM e subportadoras nos domínios do tempo e da frequência. O modo de rede LTE assume que dois blocos de recursos são usados ​​aqui como o principal elemento de transmissão de dados, que correspondem a uma banda de frequência de 180 kilohertz e um intervalo de tempo de um milissegundo. Ampla variedade taxas de transmissão de dados podem ser realizadas combinando recursos de frequência, ajustando parâmetros de comunicação, incluindo taxa de codificação e seleção de ordem de modulação.

Especificações

Se considerarmos as redes LTE, o que é isso ficará claro após algumas explicações. Para atingir as altas metas estabelecidas para a interface de rádio de tal rede, seus desenvolvedores organizaram um número suficiente de pontos importantes e funcionalidade. Cada um deles será descrito a seguir, detalhando como eles afetam métricas importantes, como capacidade de rede, cobertura de rádio, latência e taxa de dados.

Flexibilidade do espectro de rádio

A legislação que opera em uma determinada região geográfica afeta a forma como as comunicações móveis serão organizadas. Ou seja, eles prescrevem o espectro de rádio alocado em diferentes faixas de frequência por bandas não pareadas ou pareadas de diferentes larguras. A flexibilidade de uso é uma das vantagens mais importantes do espectro de rádio LTE, o que permite que ele seja usado em diferentes situações... A arquitetura de rede LTE permite não só trabalhar em diferentes faixas de frequência, mas também usar faixas de frequência com larguras diferentes: de 1,25 a 20 megahertz. Além disso, tal sistema pode operar em bandas de frequência não pareadas e pareadas, mantendo duplex de tempo e frequência, respectivamente.

Se falamos de dispositivos terminais, ao usar bandas de frequência emparelhadas, o dispositivo pode operar no modo full-duplex ou half-duplex. O segundo modo, no qual o terminal recebe e transmite dados em tempo diferente e em diferentes frequências, é atraente porque reduz significativamente os requisitos para as características do filtro duplex. Isso torna possível reduzir o custo dos dispositivos terminais. Além disso, torna-se possível introduzir bandas de frequência emparelhadas com espaçamento duplex desprezível. Acontece que as redes móveis LTE podem ser organizadas em praticamente qualquer distribuição do espectro de frequências.

O único problema no desenvolvimento da tecnologia de acesso rádio, que permite a utilização flexível do espectro radioeléctrico, é a compatibilidade dos dispositivos de comunicação. Para isso, a tecnologia LTE implementa uma estrutura de quadros idêntica no caso de usar bandas de frequência de diferentes larguras e diferentes modos duplex.

Transmissão de dados multi-antena

O uso de transmissão multi-antenas em sistemas de comunicação móvel permite melhorá-los especificações, bem como expandir suas capacidades em termos de serviços de assinatura. A cobertura LTE pressupõe o uso de dois métodos de transmissão multi-antena: diversidade e multi-stream, como um caso especial em que é alocada a formação de um feixe de rádio estreito. As informações de diversidade podem ser pensadas como uma forma de equalizar o nível do sinal proveniente das duas antenas, o que permite eliminar quedas profundas no nível do sinal recebido de cada antena separadamente.

Você pode dar uma olhada na rede LTE: o que é e como ela usa todos esses modos? A diversidade de transmissão é baseada na codificação de frequência espacial de blocos de dados, que é complementada pela diversidade de tempo com um deslocamento de frequência ao usar quatro antenas simultaneamente. A transmissão de diversidade geralmente é usada em downlinks comuns onde a função de agendamento não pode ser aplicada dependendo do estado em que se encontra. Nesse caso, a transmissão de diversidade pode ser usada para enviar dados do usuário, por exemplo, tráfego VoIP. Devido ao volume relativamente baixo desse tráfego, a sobrecarga adicional associada à função de agendamento mencionada anteriormente não pode ser justificada. Devido à transmissão distribuída de dados, é possível aumentar o raio das células e a capacidade da rede.

A transmissão multi-stream para a transmissão simultânea de vários fluxos de informação em um canal de rádio envolve o uso de várias antenas de recepção e transmissão localizadas no dispositivo terminal e na estação de rede base, respectivamente. Isso aumenta significativamente a taxa máxima de transferência de dados. Por exemplo, se o dispositivo terminal estiver equipado com quatro antenas e houver tal número na estação base, é bastante realista transmitir simultaneamente até quatro fluxos de dados em um canal de rádio, o que torna possível tornar sua largura de banda quatro vezes maior.

Se for usada uma rede com baixa carga de trabalho ou pequenas células, graças à transmissão multithread, será possível alcançar um nível suficientemente alto largura de banda para canais de rádio, bem como usar efetivamente os recursos de rádio. Se houver células grandes e uma carga de alta intensidade, a qualidade do canal não permitirá o uso de transmissão multi-stream. Nesse caso, a qualidade do sinal pode ser melhorada usando várias antenas de transmissão para formar um feixe estreito para transmitir dados para

Se considerarmos a rede LTE - o que isso oferece para obter maior eficiência - vale a pena concluir que, para um trabalho de alta qualidade em várias condições de operação, essa tecnologia implementa multi-streaming adaptável, que permite ajustar constantemente o número de fluxos transmitidos simultaneamente, de acordo com a constante mudança do estado do canal de comunicação. Se o canal estiver em boas condições, até quatro fluxos de dados podem ser transmitidos simultaneamente, o que permite atingir taxas de transmissão de até 300 megabits por segundo com uma largura de banda de 20 megahertz.

Se a condição do canal não for tão favorável, menos fluxos serão transmitidos. Nesta situação, as antenas podem ser usadas para formar um padrão de radiação estreito, aumentando a qualidade geral da recepção, o que acaba levando a um aumento da capacidade do sistema e uma expansão da área atendida. Para fornecer ampla cobertura de rádio ou transmissão de dados em alta velocidade, você pode transmitir um único fluxo de dados com um feixe estreito ou usar a diversidade de dados em canais compartilhados.

Adaptação do canal de comunicação e mecanismo de agendamento

O princípio de funcionamento das redes LTE pressupõe que o despacho significará a distribuição dos recursos da rede entre os usuários para transmissão de dados. Ele fornece agendamento dinâmico nos canais downstream e upstream. As redes LTE na Rússia estão atualmente ajustadas para equilibrar os canais de comunicação e o desempenho geral de todo o sistema.

A interface de rádio LTE assume a implementação da função de agendamento dependendo do estado do canal de comunicação. Com sua ajuda, a transmissão de dados em alta velocidade é garantida, o que é alcançado através do uso de modulação de alta ordem, transmissão de fluxos de informações adicionais, diminuição do grau de codificação de canal e diminuição do número de retransmissões . Para isso, estão envolvidos recursos de frequência e tempo, caracterizados por condições de comunicação relativamente boas. Acontece que a transferência de qualquer quantidade específica de dados é realizada em um período de tempo menor.

As redes LTE na Rússia, como em outros países, são construídas de tal forma que o tráfego de serviços que estão ocupados enviando pacotes com uma pequena carga útil após os mesmos intervalos de tempo pode exigir um aumento no volume de tráfego de sinalização, necessário para agendamento dinâmico. Pode até ultrapassar a quantidade de informações transmitidas pelo usuário. É por isso que existe o escalonamento estático da rede LTE. O que é isso ficará claro se dissermos que o usuário recebe um recurso de radiofrequência destinado à transmissão de um número específico de subquadros.

Graças aos mecanismos de adaptação, é possível "espremer tudo o que for possível" do canal com qualidade de comunicação dinâmica. Permite selecionar o esquema de codificação e modulação do canal de acordo com as condições de comunicação caracterizadas pelas redes LTE. O que é isso ficará claro se dissermos que seu trabalho afeta a velocidade de transmissão de dados, bem como a probabilidade de erros no canal.

Potência e controle de uplink

Este aspecto diz respeito ao controle do nível de potência emitida pelos terminais para aumentar a capacidade da rede, melhorar a qualidade da comunicação, aumentar a área de cobertura rádio e reduzir o consumo de energia. Para atingir esses objetivos, os mecanismos de controle de potência buscam maximizar o nível útil do sinal de entrada e reduzir a interferência de rádio.

As redes LTE da Beeline e outras operadoras assumem que os sinais em a montante permanecer ortogonal, ou seja, não deve haver interferência mútua de rádio entre usuários de uma mesma célula, pelo menos isso diz respeito condições ideais comunicação. O nível de interferência criado por usuários de células vizinhas depende de onde está localizado o terminal emissor, ou seja, de como seu sinal se atenua no caminho para a célula. A rede LTE "Megafon" é organizada da mesma maneira. Seria correto dizer o seguinte: quanto mais próximo o terminal estiver da célula vizinha, maior será o nível de interferência que ele cria nela. Os terminais que estão a uma distância maior de uma célula vizinha são capazes de transmitir sinais de maior potência em comparação com os terminais localizados próximos a ela.

Devido à ortogonalidade dos sinais, o canal uplink pode multiplexar sinais de terminais de diferentes potências no mesmo canal na mesma célula. Isso significa que não há necessidade de compensar as rajadas no nível do sinal que ocorrem devido à propagação multipercurso das ondas de rádio, mas você pode usá-las para aumentar a velocidade de transmissão de dados usando mecanismos de adaptação e agendamento de canais de comunicação.

Retransmissão de dados

Quase todos os sistemas de comunicação e as redes LTE na Ucrânia não são exceção, de vez em quando cometem erros no processo de envio de dados, por exemplo, devido ao desvanecimento do sinal, interferência ou ruído. A proteção contra erros é fornecida por técnicas de retransmissão de informações perdidas ou corrompidas, projetadas para garantir que Alta qualidade comunicação. O recurso de rádio é usado com muito mais eficiência se o protocolo de retransmissão de dados for organizado de forma eficiente. Para aproveitar ao máximo a interface de rádio de alta velocidade, a tecnologia LTE possui um sistema de retransmissão de dados de duas camadas dinamicamente eficiente que implementa o ARQ híbrido. Caracteriza-se pela pequena sobrecarga necessária para garantir comentários e reenvio de dados, aumentados por um protocolo de reprodução seletiva de alta confiabilidade.

O protocolo HARQ fornece ao dispositivo receptor informações redundantes, permitindo corrigir alguns erros específicos. A retransmissão HARQ leva à formação de redundância de informações adicionais, que podem ser necessárias quando a retransmissão não foi suficiente para eliminar erros. Os pacotes que não foram corrigidos pelo protocolo HARQ são retransmitidos usando o protocolo ARQ. As redes LTE no iPhone funcionam de acordo com os princípios descritos acima.

Esta solução permite garantir a mínima latência de transmissão de pacotes com baixos custos de overhead, ao mesmo tempo que garante a fiabilidade da ligação. O protocolo HARQ permite detectar e corrigir a maioria dos erros, o que leva a um uso bastante raro do protocolo ARQ, pois está associado a custos indiretos consideráveis, bem como a um aumento da latência na transmissão de pacotes.

É um nó final que suporta ambos os protocolos, fornecendo uma conexão estreita entre as camadas dos dois protocolos. As várias vantagens de tal arquitetura incluem uma alta taxa de recuperação de erros que permaneceu após a operação HARQ, bem como uma quantidade ajustável de informações transmitidas usando o protocolo ARQ.

A interface de rádio LTE possui alto desempenho devido aos seus principais componentes. A flexibilidade de utilização do espectro de rádio permite utilizar esta interface de rádio em qualquer recurso de frequência disponível. A tecnologia LTE fornece vários recursos que fazem uso eficiente do ambiente de comunicação em rápida mudança. Dependendo do estado do link, a função de agendamento fornece melhores recursos aos usuários. O uso de tecnologias multi-antenas leva a uma diminuição no desvanecimento do sinal e, com a ajuda de mecanismos de adaptação de canal, é possível usar técnicas de codificação e modulação de sinal que garantem uma ótima qualidade de comunicação em condições específicas.