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LTE, também conhecido como 4G LTE, é uma técnica promissora para transmissão de informações em alta velocidade via protocolos GSM/EDGE e UMTS/HSPA em telefones. Sabe-se que LTE é um padrão que visa principalmente aumentar a velocidade de troca de dados utilizando celulares, PDAs e outros dispositivos interativos com capacidade de conexão a terminais de comunicação móvel celular.

O que é issoLTE 4 Gem smartphones? Como o “padrão de dados de quarta geração” em telefones, o LTE é um desenvolvimento lógico do antigo padrão de dados de terceira geração, também conhecido como 3G.

O padrão LTE baseia-se no conceito de manter a máxima redução nos custos de transmissão, com o concomitante aumento de velocidade e a possibilidade de prometer conexão opcional de uma variedade de serviços de informação.

Ou seja, os criadores do 4G LTE se propuseram a desenvolver um método mais avançado e ao mesmo tempo mais barato de transmissão de dados aos telefones, que, além disso, se tornaria a base para melhorias e inovações posteriores. E observo que o 4G LTE satisfez plenamente suas ambições. Você pode realmente entender que isso é LTE somente depois de usar essa tecnologia em seus gadgets por algum tempo.

Características da tecnologia LTE

Graças à técnica inovadora de modulação digital do sinal de rádio e otimização (existente na época do desenvolvimento do 4G LTE) da arquitetura das redes 3G, o novo stream foi capaz de fornecer taxas de transferência de dados de até 326,4 Mbit/s! E isso apesar do atraso entre o envio dos pacotes ter sido reduzido em relação ao que existia naquela época 2,8 segundos a 5 milissegundos!

Além disso, esta tecnologia 4G LTE permite o tráfego de rádio numa ampla gama de frequências de 1,4 MHz a 20 MHz, e ainda suporta diferenciação de frequência (FDD), o que torna possível utilizar este protocolo para uma variedade de opções auxiliares, como IP telefonia, troca de voz baseada na tecnologia VoLTE e outras transferências de pacotes “pesadas”.

De referir ainda que esta tecnologia LTE, ao optimizar os desenvolvimentos arquitectónicos da rede 3G, permite ligar até duzentos assinantes activos mesmo a uma célula móvel standard de 5 MHz. Graças a esta característica, o padrão 4G LTE permitiu não só aumentar as características existentes nas redes 3G, mas também reduzir o custo da própria troca de dados, uma vez que são agora necessários menos equipamentos para garantir a troca rádio dos mesmos. número de dispositivos.

Diferença entre 4G e 3G

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

• Possibilidade de interação com o protocolo E-ULTRA;
• Uma técnica conceitualmente nova para apoiar a mobilidade de transmissão de sinais, permitindo a comunicação por rádio com um terminal movendo-se a velocidades de até 350 km/h;
• Comutação de dados por pacotes de rádio;
• Faixas do espectro de frequência anteriormente inacessíveis.

Como posso me conectar à rede LTE?

É importante notar que a maioria dos dispositivos modernos suportava LTE mesmo antes de sua introdução generalizada, e isso não é um acidente - os desenvolvedores focaram na possibilidade de cooperação com antigos terminais clientes GSM/EDGE, UMTS e CDMA2000 (telefones celulares, PDAs). Descobrimos qual é o padrão LTE, agora vamos descobrir como usar LTE no seu telefone.

Porém, para usufruir plenamente de todos os benefícios deste protocolo, você ainda precisará ter um dispositivo que suporte o padrão 4G, caso contrário a velocidade de transferência de dados será limitada pelos parâmetros do dispositivo cliente, e não pela potência do Torre de celular.

Quanto à configuração do software, nenhum aplicativo ou utilitário é necessário para emparelhar com uma rede 4G LTE - basta inserir os dados de autorização padrão da operadora de celular no terminal. Simplificando, se o seu telefone acessou a Internet na Federação Russa usando o protocolo 3G, depois de “encontrar” uma célula 4G LTE, ele se conectará a ela sem qualquer participação de sua parte, e você só terá que se contentar com alta Internet móvel de alta velocidade.

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O que é 4G (LTE)? De acordo com a Wikipedia, LTE (literalmente Long-TermEvolution - desenvolvimento de longo prazo, muitas vezes referido como 4G LTE) é um padrão para transmissão de dados sem fio em alta velocidade para telefones celulares e outros terminais que trabalham com dados (modems, por exemplo). Ele aumenta o rendimento e a velocidade usando uma interface aérea diferente, além de melhorar 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 vem em dois tipos, cujas diferenças são bastante significativas. FDD - FrequencyDivisionDuplex (diversidade de frequência dos canais de entrada e saída) TDD - TimeDivisionDuplex (diversidade de tempo dos canais 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 do intervalo (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 carga e descarga de dados. No TDD LTE, o mesmo canal de 20 MHz é totalmente dedicado ao download e ao upload, e os dados são transmitidos em uma direção ou outra alternadamente, com o download ainda tendo prioridade. Em geral, o FDD LTE é preferível porque funciona mais rápido e mais estável.

Faixas de frequência LTE, Banda

As redes LTE (FDD e TDD) operam em diferentes frequências em países diferentes. Em muitos países, diversas faixas de frequência são usadas ao mesmo tempo. Vale ressaltar que nem todos os equipamentos podem funcionar em “bandas” diferentes, ou seja, faixas de frequência. Os intervalos FDD são numerados de 1 a 31, e TDD variam de 33 a 44. Além disso, existem vários padrões aos quais ainda não foram atribuídos números. As especificações para bandas de frequência são chamadas de bandas (BAND). Na Rússia e na Europa, a banda 7, a banda 20, a banda 3 e a banda 38 são usadas principalmente.

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

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

Como podemos ver neste diagrama, Beeline obteve apenas 10 MHz. A Rostelecom também recebeu 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! Apenas o Megafon no padrão 4G funciona virtualmente através do Yota 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 uma distribuição completa de frequências de operadoras de celular na Rússia, consulte.

Redes 4G LTE na Rússia

A distribuição de frequências entre as operadoras por região da Rússia pode ser encontrada.

Para aqueles que têm dificuldade em lembrar os números das bandas de alcance ou não têm um livro de referência adequado em mãos, recomendo um pequeno aplicativo Android RFrequence, cuja captura de tela é fornecida abaixo.

Categorias LTE

Os dispositivos dos assinantes são classificados em categorias. Os dispositivos mais comuns hoje são dispositivos CAT4 de categoria 4. Isto significa que a velocidade máxima alcançável da 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 - as principais são que você não está longe da torre, não há outros 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. São mencionadas aqui “agregação de operadora” e “tecnologias complementares”. Vou tentar explicar o que é.

Agregação de frequência

A palavra “agregação”, neste caso, significa uma união, ou seja, A agregação de frequência é a combinação de frequências. Tentarei explicar o que isso significa abaixo.
Sabe-se que a velocidade de recepção da transmissão depende da largura do canal de transmissão. Como vimos na tabela da seção anterior, a largura do canal de download, por exemplo, do MTS é de 10 MHz na faixa Band7 (exceto Moscou), e o canal de upload também é de 10 MHz. Para aumentar a velocidade de download, a operadora redistribui as frequências que adquiriu na proporção de 15 MHz para download e 5 MHz para upload. Outros provedores fazem o mesmo.

Um dia, um dos desenvolvedores teve uma ideia brilhante - e se o sinal fosse transmitido não em uma frequência portadora, mas em várias ao mesmo tempo. Isto expande o canal de recepção/transmissão e a velocidade aumentará teoricamente significativamente. E se cada portadora for transmitida usando o esquema MIMO 2x2, então obtemos ganhos extras em velocidade. Este esquema de transmissão e recepção é denominado “agregação de frequência”. É este esquema que a Internet 4G+ ou LTE-Advanced (LTE-A) utiliza.

A tabela indica que para Cat.9, o transmissor e o receptor devem ser capazes de transmitir e receber sinais em três frequências portadoras (em três bandas) simultaneamente, a largura de cada canal deve ser de pelo menos 20 MHz. Para Cat.12, é adicionalmente necessário que os dispositivos de antena sejam conectados usando um esquema MIMO 4x4, ou seja, na verdade, você precisa de 4 antenas nos lados de recepção e transmissão. Símbolos misteriosos 256QAM significam certo tipo modulação de sinal, permitindo que as informações sejam compactadas de forma mais densa. Aqueles que desejam se familiarizar com este tópico com mais detalhes podem começar a se familiarizar com o material do artigo da Wikipedia e com os links nele contidos.

Categorização de dispositivos receptores

O esquema de agregação de frequências está sendo desenvolvido ativamente por provedores russos, muitos acordos foram concluídos sobre o uso mútuo de faixas de frequência e as instalações de antenas das estações base estão sendo reconstruídas. 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 dos smartphones indica as faixas de frequência (bandas) e categoria LTE em que podem operar. Por exemplo, para um smartphone lançado em 2017, Huawei P10 Plus, entre outros parâmetros, é indicado o seguinte:

Além disso, este smartphone possui uma antena IMO 4x4 integrada e um modem correspondente que permite processar sinais em duas frequências portadoras ao mesmo tempo. Se o seu smartphone suportar agregação de frequência, a guia “configurações”> “rede móvel” será mais ou menos assim:

Nesse caso, seu smartphone suporta LTE-A.

Assim, os fabricantes de smartphones começaram a alcançar as operadoras móveis. Infelizmente, o mesmo não pode ser dito dos fabricantes de modems. Até agora, o modem mais produtivo oferece velocidades máximas de 150/50 Mbit/s, ou seja, pertence ao Cat.4. Até agora esta circunstância não é muito perturbadora, porque... tais velocidades, se alcançadas na prática, merecem admiração. No entanto, a indústria de roteadores móveis parece estar alcançando os smartphones. Roteadores Cat.6 da Huawei e Netgeer (não suportam bandas russas) começaram a aparecer no mercado. Portanto, o roteador Huawei E5787s-33a pode ser comprado no AliExpress por cerca de 10 mil rublos.

É preciso dizer que as velocidades reais alcançadas no modo 4G+ estão longe das declaradas, mas são significativamente superiores às do modo 4G simples. O autor realizou uma série de experimentos em Moscou, onde não é difícil encontrar LTE-A (operadora Megafon), com um smartphone Cat.12, cujos resultados são mostrados nas imagens. A primeira captura de tela mostra velocidades para LTE-A (agregação de frequência habilitada), a segunda captura de tela é para LTE (agregação de frequência desabilitada). Observo que, por algum motivo, ao fazer uma captura de tela, o sinal de mais desaparece do ícone 4G+. Não sei por que, durante o teste, houve uma vantagem - veja a captura de tela.

Seis medições foram feitas para cada modo. As velocidades com agregação de frequência habilitada são, em média, visivelmente mais altas, embora não significativamente mais altas. As medições foram realizadas próximo à torre, durante o dia.

Aqueles que desejam experimentar LTE-A

Se apareceu LTE-A na sua área, o que você confirmou medindo as frequências da operadora que escolheu (o provedor distribui a Internet em duas frequências, por exemplo, LTE800 e LTE2600, ou seja, usa a combinação B7+B20) e você está ansioso para experimentar o que. Se for esse o caso, você pode tentar usar um esquema de duas antenas MIMO com diplexadores.

Após iniciar o aplicativo, acesse suas configurações e marque a caixa “Detectar frequências GMS/UMTS/LTE”.

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

No nosso caso, o smartphone conectou-se à rede Tele2 utilizando o padrão 4G na frequência de 1800 MHz (banda 3).

LTE inclui uma rede de acesso de rádio (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN) e um núcleo de pacotes avançado (EPC).

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

Arroz. 1. Arquitetura de rede LTE simplificada

Numa rede de acesso rádio, a interface rádio entre o UE e o eNB é implementada com base na tecnologia de diversidade de frequência ortogonal ( Ó ortogonal F frequência D ivisão M multiplexação, OFDMA). A operação EPC é baseada na tecnologia IP. Essa estrutura é conhecida como 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 gateway de serviço S-GW (Serving Gateway), um gateway para acesso a redes de pacotes P-GW (Packet Data Network Gateway), uma estrutura de gerenciamento utilizando o Mobility Management MME (Mobility Management Entity), associado às interfaces de sinalização S-GW e eNodeB.

Arroz. 2.

Funções eNodeB (Nó B evoluído)

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

Fornece transmissão de tráfego e sinalização via canal de rádio,

Gerencia a distribuição de recursos de rádio,

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

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

Fornece criptografia e integridade de transmissão pelo canal de rádio,

Seleciona o MME e organiza a troca de sinalização com ele,

Comprime cabeçalhos de pacotes IP,

Suporta serviços de transmissão multimídia,

Ao usar uma estrutura com amplificadores de potência em um mastro de antena, ele organiza o controle da antena por meio de uma interface Iuant especial.

InterfaceS1 , conforme mostrado na Fig. 2, suporta transmissão de dados do S-GW e sinalização através do MME. Observe que o eNB pode ter conexões com múltiplos S-GWs.

InterfacesX2 usado para organizar transferências entre estações base vizinhas, inclusive ao equilibrar a carga entre elas. Neste caso, as interfaces X2 podem ser lógicas, ou seja, a sua organização não requer uma ligação física real entre os eNBs.

Funções do gateway de serviçoS- GW:

Roteamento de pacotes de dados transmitidos,

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

Buffer de pacotes para UEs em modo inativo

Fornecimento de credenciais para preços e pagamento pelos serviços executados.

S-GW é uma estrutura âncora que proporciona mobilidade ao assinante. Cada UE operacional é servido por um S-GW específico. Em teoria, um UE pode estar associado a múltiplas redes de pacotes; então será servido por vários servidores S-GW.

Funções P-GW (gateway de rede de dados de pacotes)

Gateway para acesso a redes de pacotes P- GW organiza um ponto de acesso para redes IP externas. Conseqüentemente, o P-GW é o gateway âncora para provisionamento de 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 do servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ou executa ele mesmo as funções DHCP necessárias, após o que garante a entrega do endereço IP para o assinante. O P-GW inclui PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), que fornece características de serviço de 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 de Mobilidade)

Unidade de controle MME Em primeiro lugar, suporta a implementação de procedimentos de protocolo de Gestão de Mobilidade: garantir a segurança da rede ao ligar um UE e selecionar S-GW, P-GW. O MME está conectado ao HSS da sua rede através da interface S6a. A interface S10, conectando vários MMEs, permite que o UE seja atendido quando o assinante se desloca, bem como quando ele está em roaming.

Funções PCRF

Função de recursos de política e cobrança (PCRF) Em essência, é um servidor de gerenciamento que fornece gerenciamento centralizado de recursos de rede, contabilidade e precificação dos serviços prestados. Assim que surge uma solicitação de nova conexão ativa, essa informação é enviada ao PCRF. Avalia os recursos de rede à sua disposição e envia comandos ao PCEF do gateway P-GW que estabelecem requisitos de qualidade dos serviços e suas tarifas.

Está em desenvolvimento ativo, a cada dia são oferecidos aos usuários cada vez mais serviços e aplicativos projetados para tornar a vida de um assinante de rede celular o mais fácil possível. Não é nenhum segredo que muitos consumidores sem fio usam regularmente recursos em seus gadgets. Quase todos os smartphones produzidos atualmente suportam LTE, este 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. Ajuda você a verificar seu e-mail, conversar nas redes sociais, e simplesmente obter as informações necessárias em pouco tempo. Anteriormente, o telefone raramente era usado como ponto de acesso à rede. Isto deveu-se a vários motivos: a qualidade da ligação deixou muito a desejar, a velocidade da Internet deixou-me bastante nervoso e, além disso, o preço teve um papel importante. O tráfego em dispositivos móveis foi inicialmente um prazer bastante caro para o usuário médio desse tipo de comunicação. No entanto, nada fica parado. As maiores operadoras de redes celulares e fabricantes de gadgets perceberam rapidamente todos os benefícios da introdução e redução do custo de métodos de conexão à Internet tecnologicamente avançados para usuários de dispositivos móveis.

Redes de quarta geração

O que é LTE em um smartphone? Vamos realizar excursão curta na história do desenvolvimento Então, todos se lembram muito bem do GPRS. Essa tecnologia de conexão à World Wide Web exigia uma resistência notável e era incrivelmente cara, por isso não era popular. Está sendo substituída por uma nova tecnologia chamada “terceira geração de serviços móveis”, ou 3G. Essa conquista técnica começou a ser implementada na década de 2000. Dele característica distintivaé uma conexão dual-rank, que permite aumentar até 3,5 Mbit/s. Isso significa a capacidade de assistir filmes, vídeos e outros arquivos de tráfego intenso em seu smartphone. Além disso, a qualidade da comunicação melhorou e nas redes desta geração é possível uma transição rápida de uma chamada de voz para uma maior utilização da navegação na Internet. Mas foram substituídos por redes mais desenvolvidas - a quarta geração, ou 4G. Esta tecnologia mais recente permite-lhe aceder à World Wide Web a velocidades de até 100 Mbit/s - é isso que o LTE é num smartphone.

Como funciona o LTE

Agora vamos tentar entender as redes de última geração, seu suporte e a possibilidade de utilização em diversas situações. Cada geração de comunicações muda ao longo de dez anos, e novas e crescentes exigências são colocadas sobre elas. O que é LTE em um smartphone de nova geração? Esta é a capacidade de usar confortavelmente comunicações de voz e vídeo e, mais importante, acesso à Internet de alta velocidade. Ceteris paribus, as vantagens óbvias são indiscutíveis: download rápido de informações, troca de arquivos grandes, imagem nítida na visualização online. Tudo isso é fornecido por conexão multiponto e transferência de dados por pacotes. No entanto, as redes de nova geração têm uma área de cobertura limitada. Sobre este momento estas são megacidades grandes cidades e algumas capitais regionais da Federação Russa. Todos os gadgets de nova geração suportam LTE, mas seu preço é bastante alto. Os smartphones chineses com LTE estão em constante demanda - por serem mais baratos, mas com especificações semelhantes. Agora você pode imaginar o que é LTE em um smartphone e para que serve essa geração de meios de comunicação.

A rede LTE foi recentemente aprovada pelo consórcio 3GPP. Graças à utilização de tal interface de rádio, é possível obter uma rede com parâmetros operacionais sem precedentes em termos de velocidade máxima de transmissão de dados, tempo de atraso no envio de pacotes, bem como eficiência espectral. Os autores afirmam que o lançamento da rede LTE permite uma utilização mais flexível do espectro radioeléctrico, tecnologia multi-antenas, adaptação de canais, mecanismos de despacho, retransmissão de dados e controlo de potência.

Fundo

A banda larga móvel, que se baseia na tecnologia de transmissão de pacotes de dados em alta velocidade segundo o padrão HSPA, já se tornou bastante aceita pelos usuários de redes celulares. No entanto, é necessário melhorar ainda mais o seu serviço, por exemplo, aumentando a velocidade de transmissão de dados, minimizando a latência, e também aumentando a capacidade global da rede, uma vez que os requisitos dos utilizadores para tais serviços de comunicação estão constantemente a aumentar. É para este efeito que as interfaces rádio HSPA Evolution e LTE foram especificadas pelo consórcio 3GPP.

Principais diferenças em relação às versões anteriores

A rede padrão LTE difere do sistema 3G desenvolvido anteriormente em características técnicas aprimoradas, incluindo a velocidade máxima de transmissão das informações - mais de 300 megabits por segundo, o atraso no envio de pacotes não ultrapassa 10 milissegundos e a eficiência espectral tornou-se muito mais alto. A construção de redes LTE pode ser realizada tanto em novas faixas de frequências como naquelas já disponíveis às operadoras.

Esta interface de rádio posiciona-se como uma solução para a qual as operadoras irão migrar gradualmente dos sistemas padronizados atualmente existentes, 3GPP e 3GPP2. E o desenvolvimento desta interface é um passo bastante importante para a formação do padrão de rede IMT-Advanced 4G, ou seja, uma nova geração. Na verdade, a especificação LTE já contém a maioria dos recursos originalmente planejados para sistemas 4G.

Princípio da organização da interface de rádio

A comunicação por rádio tem uma característica: a qualidade do canal de rádio não é constante no tempo e no espaço, mas depende da frequência. Aqui é necessário dizer que os parâmetros de comunicação mudam de forma relativamente rápida como resultado da propagação multipercurso das ondas de rádio. Para manter uma taxa constante de troca de informações através de um canal de rádio, são normalmente utilizados vários métodos para minimizar tais alterações, nomeadamente, vários métodos de diversidade de transmissão. Ao mesmo tempo, durante a transmissão de pacotes de informações, os usuários nem sempre percebem flutuações de curto prazo na taxa de bits. O modo de rede LTE assume que o princípio básico do acesso rádio não é a redução, mas sim a utilização de mudanças rápidas na qualidade do canal rádio de forma a garantir a utilização mais eficiente dos recursos rádio disponíveis a qualquer momento. Isto é implementado nos domínios de frequência e tempo usando tecnologia de acesso de rádio OFDM.

Dispositivo de rede LTE

Que tipo de sistema é esse só pode ser entendido pela compreensão de como ele está organizado. É baseado na tecnologia OFDM convencional, que envolve várias subportadoras de banda estreita. A utilização deste último em combinação com um prefixo cíclico permite tornar a comunicação baseada em OFDM resistente à dispersão temporária dos parâmetros do canal de rádio, e também permite eliminar praticamente a necessidade de utilização de equalizadores complexos no lado receptor. Esta circunstância revela-se muito útil para a organização de um canal descendente, pois neste caso é possível simplificar o processamento dos sinais pelo receptor na frequência principal, o que permite reduzir o custo do próprio dispositivo terminal, como bem como a energia consumida por ele. E isso se torna especialmente importante ao usar uma rede 4G LTE em conjunto com transmissão multistream.

O canal upstream, onde a potência irradiada é significativamente menor do que no canal downstream, exige a inclusão obrigatória de um método de transmissão de informação energeticamente eficiente para aumentar a área de cobertura, reduzir o dispositivo receptor e também o seu custo. A pesquisa levou ao fato de que agora a tecnologia de frequência única para transmissão de informações na forma de OFDM com uma dispersão correspondente à lei do discreto é usada para o uplink LTE. Tal solução permite uma relação menor entre a média e o máximo. nível de potência em comparação com o uso da modulação tradicional, o que aumenta a eficiência energética e simplifica o projeto de dispositivos terminais.

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 a um conjunto de símbolos OFDM e subportadoras nos domínios de tempo e frequência. O modo de rede LTE pressupõe que dois blocos de recursos sejam utilizados como elemento principal de transmissão de dados, que correspondem a uma banda de frequência de 180 quilohertz e um intervalo de tempo de um milissegundo. Ampla variedade as taxas de dados podem ser alcançadas agrupando recursos de frequência, configurando parâmetros de comunicação, incluindo taxa de codificação e seleção de ordem de modulação.

Especificações

Se considerarmos as redes LTE, o que é ficará claro após algumas explicações. A fim de atingir as metas elevadas estabelecidas para a interface de rádio de tal rede, seus desenvolvedores organizaram uma série de bastante pontos importantes e funcionalidade. Cada um deles será descrito a seguir, detalhando o impacto que têm em indicadores tão importantes como capacidade da rede, cobertura de rádio, latência e velocidade de transferência de dados.

Flexibilidade na utilização do espectro radioelétrico

Os regulamentos legislativos aplicáveis ​​numa determinada região geográfica afectam a forma como as comunicações móveis serão organizadas. Ou seja, eles prescrevem um espectro de rádio alocado em diferentes faixas de frequência em bandas não pareadas ou pareadas de diferentes larguras. A flexibilidade de uso é uma das vantagens mais importantes do espectro de rádio LTE, que permite sua utilização em situações diferentes. A arquitetura da rede LTE permite não só trabalhar em diferentes faixas de frequência, mas também utilizar faixas de frequência de diferentes larguras: de 1,25 a 20 megahertz. Além disso, tal sistema pode operar em bandas de frequência não emparelhadas e emparelhadas, suportando 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 em que o terminal recebe e transmite dados tempo diferente e em frequências diferentes, é atraente porque reduz significativamente os requisitos impostos às características de um filtro duplex. Graças a isso, é possível reduzir o custo dos dispositivos terminais. Além disso, torna-se possível introduzir bandas de frequência emparelhadas com espaçamento duplex insignificante. Acontece que as redes de comunicação móvel LTE podem ser organizadas com quase qualquer distribuição do espectro de frequência.

O único desafio no desenvolvimento da tecnologia de acesso via rádio que envolve a utilização flexível do espectro radioelétrico é tornar os dispositivos de comunicação interoperáveis. Para isso, a tecnologia LTE implementa uma estrutura de quadros idêntica no caso de utilização de bandas de frequência de diferentes larguras e diferentes modos duplex.

Transmissão de dados multiantena

A utilização da transmissão multiantenas em sistemas de comunicação móvel permite melhorá-los especificações, bem como expandir suas capacidades em termos de serviços de assinante. A cobertura da rede LTE envolve o uso de dois métodos de transmissão multiantenas: diversidade e multi-stream, um caso especial dos quais é a formação de um feixe de rádio estreito. A informação de diversidade pode ser considerada uma forma de equalizar o nível do sinal proveniente de duas antenas, o que elimina quedas profundas no nível dos sinais recebidos de cada antena separadamente.

Podemos dar uma olhada mais de perto na rede LTE: o que é e como usa todos os modos especificados? A transmissão de diversidade aqui é baseada no método de codificação de frequência espacial de blocos de dados, que é complementado pela diversidade de tempo com mudança de frequência ao usar quatro antenas simultaneamente. A diversidade é normalmente usada em downlinks comuns onde o agendamento baseado em estado não pode ser usado para encaminhar dados do usuário, como tráfego VoIP. Devido à intensidade relativamente baixa desse tráfego, a sobrecarga adicional associada à função de despacho mencionada anteriormente não pode ser justificada. Graças à transmissão distribuída de dados, é possível aumentar o raio da célula e a capacidade da rede.

A transmissão multistream para transmissão simultânea de vários fluxos de informação em um canal de rádio envolve o uso de várias antenas receptoras e transmissoras localizadas no dispositivo terminal e na estação da rede base, respectivamente. Isso aumenta significativamente a velocidade máxima de transmissão de dados. Por exemplo, se o dispositivo terminal estiver equipado com quatro antenas e o mesmo número estiver disponível na estação base, então é perfeitamente possível transmitir simultaneamente até quatro fluxos de dados em um canal de rádio, o que na verdade permite quadruplicar sua taxa de transferência .

Se for usada uma rede com uma carga de trabalho pequena ou células pequenas, graças à transmissão multithread será possível atingir um nível bastante alto largura de banda para canais de rádio, bem como usar eficientemente os recursos de rádio. Se houver células grandes e alta intensidade de carga, a qualidade do canal não permitirá o uso de transmissão multistream. Neste 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 lhe proporciona para alcançar maior eficiência - então vale a pena concluir que para um trabalho de alta qualidade em diversas condições de operação, esta tecnologia implementa multi-streaming adaptativo, que permite ajustar constantemente o número de fluxos transmitidos simultaneamente, de acordo com o estado em constante mudança do canal de comunicação. Se o canal estiver em boas condições, até quatro fluxos de dados podem ser transmitidos simultaneamente, o que permite velocidades de transmissão de até 300 megabits por segundo com largura de banda de frequência de 20 megahertz.

Se a condição do canal não for tão favorável, menos fluxos serão transmitidos. Nesta situação, as antenas podem ser utilizadas para formar um padrão de radiação estreito, aumentando a qualidade geral da recepção, o que acaba por levar a um aumento na capacidade do sistema e a uma expansão da área de serviço. Para fornecer amplas áreas de cobertura de rádio ou transmissão de dados em alta velocidade, você pode transmitir um fluxo de dados de um feixe estreito ou usar transmissão de dados distribuída em canais comuns.

Adaptação do canal de comunicação e mecanismo de despacho

O princípio de funcionamento das redes LTE pressupõe que despacho significará a distribuição dos recursos da rede para transmissão de dados entre os usuários. Isso fornece despacho dinâmico no downlink e no uplink. As redes LTE na Rússia estão atualmente configuradas para equilibrar os canais de comunicação e o desempenho geral de todo o sistema.

A interface de rádio LTE pressupõe a implementação de uma função de despacho dependendo do estado do canal de comunicação. Com a sua ajuda, a transmissão de dados é garantida em altas velocidades, o que é conseguido através da utilização de modulação de alta ordem, transmissão de fluxos de informação adicionais, redução do grau de codificação do canal e também redução do número de transmissões repetidas. Para tanto são utilizados 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 dinâmica despacho. Pode até ultrapassar a quantidade de informações transmitidas pelo usuário. É por isso que existe despacho estático da rede LTE. O que isto significa ficará claro se dissermos que é atribuído ao usuário 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” de um canal com qualidade de comunicação dinâmica. Permite selecionar um esquema de codificação e modulação de canal de acordo com as condições de comunicação que caracterizam as redes LTE. O que é isso ficará claro se dissermos que seu funcionamento afeta a velocidade de transmissão de dados, bem como a probabilidade de ocorrência de erros no canal.

Potência de uplink e sua regulação

Este aspecto diz respeito ao controlo do nível de potência emitido pelos terminais de forma a aumentar a capacidade da rede, melhorar a qualidade da comunicação, aumentar a cobertura rádio e reduzir o consumo de energia. Para atingir os objetivos acima, os mecanismos de controle de potência se esforçam para maximizar o nível do sinal de entrada útil e, ao mesmo tempo, reduzir a interferência de rádio.

As redes LTE da Beeline e outras operadoras assumem que os sinais em ligação ascendente permanecem ortogonais, ou seja, não deve haver interferência de rádio mútua entre usuários da mesma célula, pelo menos isso diz respeito condições ideais comunicações. O nível de interferência criado pelos usuários das células vizinhas depende da localização do terminal emissor, ou seja, de como o seu sinal é atenuado no caminho até a célula. A rede Megafon LTE foi projetada exatamente 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 nele. Terminais localizados a uma distância maior de uma célula vizinha são capazes de transmitir sinais de maior potência em comparação com terminais próximos a ela.

Devido à ortogonalidade dos sinais, o uplink pode multiplexar sinais de terminais de diferentes potências no mesmo canal na mesma célula. Isso significa que não há necessidade de compensar picos de nível de sinal que surgem devido à propagação multipercurso de ondas de rádio, mas podem ser utilizados para aumentar a velocidade de transmissão de dados por meio de mecanismos de adaptação e despacho de canais de comunicação.

Relés 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 enfraquecimento do sinal, interferência ou ruído. A proteção contra erros é fornecida por meio de técnicas de retransmissão de informações perdidas ou corrompidas, projetadas para garantir que Alta qualidade comunicações. Os recursos de rádio são usados ​​de forma muito mais eficiente se o protocolo de retransmissão de dados for organizado de forma eficiente. Para aproveitar ao máximo a interface aérea de alta velocidade, a tecnologia LTE possui um sistema de retransmissão de dados de duas camadas dinamicamente eficiente que implementa ARQ Híbrido. É caracterizada por baixos custos indiretos necessários para fornecer opinião e reenvio de dados, complementado por um protocolo de nova tentativa seletiva altamente confiável.

O protocolo HARQ fornece ao dispositivo receptor informações redundantes, dando-lhe a capacidade de corrigir erros específicos. A retransmissão utilizando o protocolo HARQ leva à formação de redundância adicional de informações, que pode ser necessária caso a retransmissão não seja suficiente para eliminar erros. A retransmissão de pacotes que não são corrigidos pelo protocolo HARQ é realizada através do protocolo ARQ. As redes LTE no iPhone funcionam de acordo com os princípios descritos acima.

Esta solução permite-nos garantir um atraso mínimo na transmissão de pacotes com baixo overhead, garantindo ao mesmo tempo uma comunicação fiável. O protocolo HARQ permite detectar e corrigir a maioria dos erros, o que leva a uma utilização bastante rara do protocolo ARQ, uma vez que está associado a custos indiretos consideráveis, bem como a um aumento da latência na transmissão de pacotes.

É o nó final que suporta ambos os protocolos, garantindo que as camadas dos dois protocolos estejam fortemente acopladas. Entre as diversas vantagens de tal arquitetura estão a alta velocidade de eliminação de erros que permanecem após a operação do HARQ, bem como a quantidade ajustável de informações transmitidas através da utilização do protocolo ARQ.

A interface aérea LTE possui características de alto desempenho devido aos seus componentes principais. A flexibilidade de utilização do espectro de rádio permite utilizar esta interface de rádio com qualquer recurso de frequência disponível. A tecnologia LTE oferece vários recursos que garantem o uso eficiente em condições de comunicação que mudam rapidamente. Dependendo do estado do canal, a função de despacho distribui os melhores recursos aos usuários. O uso de tecnologias de múltiplas antenas leva a uma redução no desvanecimento do sinal e, com a ajuda de mecanismos de adaptação de canal, métodos de codificação e modulação de sinal podem ser usados ​​para garantir a qualidade ideal de comunicação em condições específicas.