RSS    

Видеокурсы

Видеокурсы по ВТ

Опасности в социальных сетях

Социальные сети

Программы для бесплатного просмотра online tv...  

Компьютер заражен? Есть несколько вариантов вылечить ПК...

Стандарт LTE - Long-Term Evolution - или стандарт связи четвертого поколения (4G) считается перспективным... 



Как на самом деле работает LTE

LTE logo

Итак, что такое LTE? Для большинства, это быстрая сетевая технология. Для сетевых операторов по всему миру это способ упростить свою инфраструктуру для снижения затрат при одновременном повышении качества их предложений для абонентов. Операторы декларируют ее как "самую продвинутую" сетевую технологию. В конце концов, это эволюция "Long Term Evolution" универсальной системы мобильной связи (UMTS).

Но чем же LTE является  на самом деле? LTE – это то, что 3GPP (3rd Generation Partnership Project, группы, ответственной за стандартизацию и совершенствование UMTS) определяет в качестве своего следующего шага в развитии мобильной связи. UMTS - группа стандартов, которые определяют 3G для сетей GSM по всему миру, в том числе AT & T и T-Mobile 3G-сетей. LTE является очень хорошей, легко развертываемой сетевой технологией, предлагающей высокую скорость и низкую задержку на большие расстояния. Например, три LTE сети в Нью-Йорке были оценены на "хорошо".

  • LTE от Verizon имеет среднюю скорость download 7.67 Мбит/с, среднюю скорость upload -  3.76 Мбит/с. 
  • LTE от AT & T: средняя скоростью download 19.21 Мбит/с , а upload 10.09 Мбит/с.
  • LTE компании Sprint: средняя скоростью download 12.35 Мбит/с, средняя скоростью upload 4.24 Мбит/с.

3G услуги Verizon оцениваются в 0.47 Мбит/с и 0.15 Мбит/с соответственно. 3G Sprint одинаково плохи. Похожие рейтинги затем и в других городах.

Развертывание LTE

LTE поддерживает развертывание на разных частотах. Текущая спецификация поддерживает следующие частоты: 1.4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц. Частотный диапазон, по существу, объем пространства, который оператор отдает сети. В зависимости от типа развертываемой LTE, эти полосы имеют несколько иной смысл в терминах емкости. Оператор может использовать LTE для увеличения пропускной способности и при переводе абонентов со старых сетей (GSM, CDMA и др.).

MetroPCS представляет собой пример подобного оператора сотовой сети. Он по большей части остается на CDMA с 1.4 МГц / 3 МГц, предназначенного для LTE в зависимости от рынка. Есть несколько рынков с 5 МГц, но это исключение. Leap Wireless также сделали то же самое, за исключением того, что используют 3 МГц или 5 МГц вместо 1.4 МГц или 3 МГц. Ни один из этих операторов не может позволить себе сократить объем предоставляемых CDMA услуг в значительной степени, так что LTE работает на крошечном канале пропускания.  С другой стороны, Verizon Wireless использует широкий канал 10 МГц для LTE повсеместно. В сочетании с отличной транспортной сетью LTE услуги от Verizon обещает быть лучшим в своем классе. AT & T использует 5 МГц, потому что это все свободное пространство, которое у него есть. На многих рынках AT & T улучшила свою пропускную способность сети LTE от 5 МГц до 10 МГц, что позволяет по-настоящему блистать в сравнении с Verizon.

Меньший канал означает, что меньше клиентов могут воспользоваться такой же высокой скоростью. Станция LTE может поддерживать до 200 активных клиентов данных (смартфонов, планшетов, USB-модемов, мобильных точек доступа и т.д.) на полной скорости для каждого канала из 5 МГц спектра, выделенного на ячейку. Это означает, что если конкретная станция имеет канал в 20 МГц, она может поддерживать до 800 таких клиентов на полной скорости. 

Почему LTE проще в развертывании

Архитектура сети для LTE значительно упрощается в сравнении со своими предшественниками, потому что LTE является сетью только с коммутацией пакетов. Она не имеет возможностей для обработки голосовых вызовов и текстовых сообщений изначально (которые, как правило, обрабатываются с коммутацией сетей, таких как GSM и CDMA). Во всяком случае, LTE SAE (System Architecture Evolution) по существу является упрощенной версией, которая используется для сетей UMTS сегодня. LTE сеть использует eNodeB (evolved node B, по сути базовая станция LTE), MME (mobile management entity), HSS (home subscriber server), SGW (обслуживающий шлюз) и PGW (шлюз для сетевой пакетной передачи данных). За исключением eNodeB, все рассматривается как часть EPC (Evolved Packet Core) сети. На башне eNodeB подключается к EPC.

evolved core packet-640x3031

 

MME и HSS в основном обрабатывает все, что связано с доступом абонента к сети. Обрабатываются все аутентификации, правила роуминга для абонентов и т. д. SGW по существу действует как гигантский маршрутизатор для абонентов, передавая данные от абонента и обратно к сети. PGW обеспечивает подключение к внешним сетям передачи данных. Наиболее распространенная передача данных, предоставляемых PGW, это соединение с интернетом

Большинство операторов по всему миру используют базовую конструкцию сети. Verizon Wireless, Sprint-Nextel, Leap Wireless, MetroPCS, C Spire Wireless и американские сотовые операторы настроены или будут настроены  на той же базовой конструкции с одним существенным изменением: eHRPD заменит связи опорной сети с традиционными сетями UMTS.

 

    Как на самом деле работает LTE

LTE использует два различных типа воздушных интерфейсов (радиолиний): один для нисходящей линии связи (от станции к устройству), и один для восходящего канала (от устройства к станции). При использовании различных типов интерфейсов для нисходящего и восходящего каналов, LTE использует способ сделать беспроводные соединения в обоих направлениях оптимальными, что позволяет лучше оптимизировать сети и продлить срок службы аккумулятора на LTE устройствах.

Для нисходящей линии связи LTE использует OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) воздушный интерфейс, в отличие от CDMA (Code Division Multiple Access) и TDMA (Time Division Multiple Access) воздушного интерфейса, который мы использовали с 1990 года. Что это значит? OFDMA (в отличие от CDMA и TDMA) использут принцип MIMO (Multiple In, Multiple Out). Функционал MIMO означает, что устройства имеют несколько подключений к одной соте, что повышает устойчивость соединения и уменьшает задержки. Это также увеличивает общую пропускную способность соединения. Мы уже видим реальные преимущества MIMO по WiFi маршрутизаторам и сетевым адаптерам. MIMO это то, что позволяет 802.11n WiFi достигать скорости до 600 Мбит, хотя большинство работает на скоростях до 300-400 Мбит. Но существует значительный недостаток. MIMO работает лучше, если антенны разных операторов находятся дальше друг от друга. На небольших расстояниях помехи, вызванные близкорасположенными антеннами, приводят к падению LTE производительности. WiMAX также предусматривает использование MIMO, поскольку она использует OFDMA. HSPA +, которая использует W-CDMA для радиоинтерфейса,также может дополнительно использовать MIMO.

 tower-640x4261

Для восходящего канала (от устройства к станции) LTE использует DFTS-OFDMA  (discrete Fourier transform spread orthogonal frequency division multiple access) схему генерации SC-FDMA (одна несущая частота Division Multiple Access) сигнала. В отличие от регулярных OFDMA, SC-FDMA лучше для восходящего канала, потому что она имеет лучший пик в средней мощности более OFDMA по восходящей линии. LTE-устройства, в целях экономии батареи, как правило, не имеют сильного и мощного сигнала, идущий обратно к станции, таким образом многие преимуществ нормального OFDMA будут потеряны со слабым сигналом. Несмотря на название, SC-FDMA - по прежнему считается системой MIMO. LTE использует SC-FDMA 1 × 2 конфигурацию, которая означает, что для каждой антенны на передающее устройство есть две антенны на базовой станции для приема.

LTE технология сама по себе также поставляется в двух вариантах: FDD (frequency division duplex) вариант и TDD (time division duplex) вариант. Самый распространенный вариант использования является вариант FDD. Вариант FDD использует отдельные частоты для нисходящего и восходящего каналов в виде полосной пары. Это означает, что для каждого канала, поддерживаемого телефоном, он фактически использует два частотных диапазона. Они известны как парные полосы частот. Например, 10 МГц сети Verizon находится в FDD, поэтому полоса пропускания выделяется для восходящей и нисходящей линии связи. 

В Соединенных Штатах Clearwire является единственным оператором сотовой сети развертывания LTE в варианте TDD. Все остальные сосредоточились на варианте FDD. Вариант TDD становится все более важным в Азии, так China Mobile (крупнейший оператор сотовой сети в мире с точки зрения количества абонентов) использует TDD частоты для своих 3G-сетей и планирует перейти на вариант TDD в LTE. К счастью, LTE устройства могут быть легко адаптированы для поддержки обоих вариантов на устройстве без особых проблем.

 

LTE и потребление энергии

Как LTE влияет на срок службы батареи? Причина, почему LTE устройства активно уменьшают заряд батареи в том, что сетевые операторы заставляют эти устройства находиться в активном двойном режиме работы.

Для Verizon Wireless это означает, что все свои LTE-устройства подключаются как CDMA2000 и LTE одновременно и остаются на связи и там, и там. Это означает, что расходуется в два раза больше заряда аккумулятора за каждую минуту, пока вы подключены, чем если бы вы были подключены только к CDMA2000 или LTE.  Отправка и получение текстовых сообщений вызывает импульсы CDMA2000 деятельности, которая увеличивает расход зарядки аккумулятора.

Кроме это, есть хэндовер (handover - процедура смены абонентом канала связи во время разговора без потери соединения). Это процедура является важным компонентом, который делает возможным любую сотовую беспроводную сеть. Без хэндовера пользователю придется вручную выбирать нового оператора каждый раз, когда пользователь выходит из диапазона станции. (WiFi - пример технологии беспроводной сети, которая по сути не поддерживает handover.). Когда пользователь путешествует за пределами диапазона Wi-Fi сети, WiFi-радио будет просто разрывать соединение. Для сотовых сетей это даже более важно, потому что диапазон башни не очень предсказуем из-за факторов, находящихся вне чьего-либо контроля (например, погода, и т.д.). LTE поддерживает handover как и все другие сотовые беспроводные сети, но это делает это лучше и быстрее при передаче в поддерживаемый тип сети или ячейки.

wireless radio diagram1

Отключения LTE позволит значительно увеличить время автономной работы, потому что телефон переключается в один режим. Или, как в случае AT & T телефонами, пассивный двойной режим работы (для GSM / HSPA + handover), поскольку они обычно находятся в пассивном трехрежимном варианте работы для GSM / HSPA + / LTE handover. Пассивный мультирежим означает, что устройство не постоянно подключено к нескольким сетям, но установит соединение и передаст его, если сигнал на существующей сети слишком слабый или пропадающий. Это идеально подходит для мультирежима, но это не возможно для операторов сетей CDMA / LTE, пока они не позволяют LTE обрабатывать вызовы и текстовые сообщения.

 

Голосовой трафик в LTE - за счет IP-телефонии поверх LTE?

Конечная цель развертывания операторами сетей LTE – замена всех остальных технологий передачи данных  на этот стандарт. Это означает, что LTE должна обрабатывать голосовые вызовы, текстовые сообщения, передачу  служебных данных и т.д. по сети передачи данных.

Тем не менее, никто не разработал спецификации LTE с голосовыми и текстовыми сообщениями. LTE была разработана только как сеть передачи данных. Как же решаются эти проблемы? Разрабатывая решения VoIP, которые соответствют их потребностям. Появились два основных стандарта: VoLGA (Voice over LTE via Generic Access) и VoLTE-IMS (Voice over LTE via IMS). VoLGA была основанана GAN (Generic Network Access), который также известен как UMA (Unlicensed Mobile Access). Deutsche Telekom был единственным сетевым оператором, который хотел использовать этот метод, поскольку проект для VoLGA был в большой степени получен из реализации США T-Mobile UMA для ее функции Wi-Fi Calling. Никто больше из желал использовать этот вариант в качестве окончательного или промежуточного решения, поскольку это будет означать наличие устаревшей сети ядра GSM.

Все остальные поддерживали VoLTE-IMS (сейчас называется VoLTE), что позволило им полностью отказаться от своих старых сетей и упростить их проектирование сети, поскольку они списаны с традиционных сетей. Тем не менее, IMS является гораздо более дорогими и сложными в развертывании, чем VoLGA, по крайней мере, для операторов GSM сети. 

 VoLTE использует расширенный вариант SIP (Session Initiation Protocol) для обработки голосовых вызовов и текстовых сообщений. Для голосовых вызовов VoLTE использует AMR (Adaptive Multi-Rate) кодек с широкополосным версия используется, если поддерживается сетью и устройством. Кодек AMR уже давно используется в качестве стандарта кодека для GSM и UMTS голосовых звонков. Широкополосная версия поддерживает высокое качество кодирования речи, которая позволила бы сделать четкими голосовые вызовы. Текстовые сообщения поддерживаются с помощью SIP MESSAGE запросов. Видеосвязь использует H.264 CBP (ограничена базовым профилем) с AMR-WB аудио кодеком над RTP (Real-Time Transport Protocol) с VBR (Variable Bit Rate).При этом, видео-звонки через IMS должны быть очень высокого качества, независимо от того, каково качество передачи данных. С VBR вызов может адаптироваться к меняющимся уровеням нагрузки на сеть передачи данных для поддержания качественного видеозвонка.

 

О будущем 4G  LTE

LTE представляет собой значительный скачок в оптимизированных сотовых беспроводных технологиях. 

Станет ли LTE историей успеха мобильной индустрии еще предстоит выяснить. Сети операторов по всему миру только сейчас развернули LTE на более - менее видимую величину. И уже сейчас практические решения в области LTE превращаются в кашу.

3GPP уже утвердил более сорока полос частот для LTE. Тридцать из них для LTE FDD, а остальные для LTE TDD. Роуминг будет очень трудным на LTE. В одних только Соединенных Штатах и Канаде есть десять полос FDD и TDD одна полоса для LTE. В Европе есть еще три полосы для FDD LTE. В Азии и Океании есть те же три полосы для FDD, что и в Европе, еще три полосы частот для FDD и еще две полосы TDD. Остальная часть группы еще не используются, но они будут использоваться. Кому-то придется выяснить, как разместить больше полос на LTE устройствах без ущерба для портативности.

 wimax-sprint1

Кроме того, непонятно что же считается 4G. Вопреки распространенному мнению, LTE на данном этапе не всегда считается 4G. 

Неизвестно, что будущее за у LTE , но оно, безусловно, будет очень интересным. Это самое захватывающее время в мобильной индустрии со времен перехода от аналогового к цифровому еще в начале 1990-х годов. LTE представляет собой сдвиг парадигмы от гибридной передачи голоса и данных в сторону передачи данных только по сети. Вероятнее, беспроводные сетевые технологии станут более широко использоваться, потому что они более доступны, чем кабельные услуги (кабель, DSL, и т.д.). Хотя, конечно, сомнительно, что это могло бы полностью их заменить. Стоит надеяться, что вопросы, связанные с LTE, решатся с течением времени. По крайней мере, это могло бы подтолкнуть развитие более продвинутых аккумуляторов и портативных технологий радиосвязи, которые могут обрабатывать больше, чем нынешние. 

Оставьте свой отзыв:

Tags:

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

 

Самое читаемое:

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

 

Новости в Twitter и Facebook

  подписка на новости в twitter              Подписка на новости facebook

Инструкции к программам

Инструкции к программам

Новые информационные технологии и программы