Jaringan LTE baru-baru ini disetujui oleh konsorsium 3GPP. Dengan menggunakan antarmuka udara seperti itu, dimungkinkan untuk mendapatkan jaringan dengan kinerja yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam hal kecepatan transfer data maksimum, penundaan penerusan paket, dan efisiensi spektral. Penulis mengatakan bahwa peluncuran jaringan LTE memungkinkan penggunaan spektrum radio yang lebih fleksibel, teknologi multi-antena, adaptasi saluran, mekanisme penjadwalan, pengaturan transmisi ulang data, dan kontrol daya.
Latar Belakang
Broadband seluler, yang didasarkan pada teknologi data paket berkecepatan tinggi HSPA, telah diterima secara luas oleh pengguna jaringan seluler. Namun demikian, perlu untuk lebih meningkatkan layanan mereka, misalnya dengan menggunakan peningkatan kecepatan transmisi data, meminimalkan waktu tunda, serta peningkatan kapasitas jaringan secara keseluruhan, karena persyaratan pengguna untuklayanan komunikasi semacam itu terus meningkat. Untuk tujuan inilah spesifikasi antarmuka radio HSPA Evolution dan LTE dibuat oleh konsorsium 3GPP.
Perbedaan utama dari versi sebelumnya
Jaringan LTE berbeda dari sistem 3G yang dikembangkan sebelumnya dengan karakteristik teknis yang ditingkatkan, termasuk kecepatan transfer data maksimum lebih dari 300 megabit per detik, penundaan penerusan paket tidak melebihi 10 milidetik, dan efisiensi spektral telah menjadi jauh lebih tinggi. Pembangunan jaringan LTE dapat dilakukan baik di pita frekuensi baru maupun di operator yang sudah ada.
Antarmuka radio ini diposisikan sebagai solusi di mana operator akan secara bertahap beralih dari sistem standar yang ada saat ini, yaitu 3GPP dan 3GPP2. Dan pengembangan antarmuka ini merupakan tahap yang agak penting dalam perjalanan menuju pembentukan standar jaringan 4G IMT-Advanced, yaitu generasi baru. Bahkan, spesifikasi LTE sudah memuat sebagian besar fitur yang awalnya ditujukan untuk sistem 4G.
Prinsip organisasi antarmuka radio
Komunikasi radio memiliki ciri khas, yaitu kualitas saluran radio tidak konstan dalam ruang dan waktu, tetapi tergantung pada frekuensi. Di sini perlu dikatakan bahwa parameter komunikasi berubah relatif cepat sebagai akibat dari perambatan gelombang radio multipath. Untuk mempertahankan laju pertukaran informasi yang konstan melalui saluran radio, sejumlah metode biasanya digunakan untuk meminimalkanperubahan serupa, yaitu metode keragaman transmisi yang berbeda. Pada saat yang sama, dalam proses transmisi paket informasi, pengguna tidak selalu dapat melihat fluktuasi jangka pendek dalam bit rate. Mode jaringan LTE mengasumsikan sebagai prinsip dasar akses radio bukan untuk mengurangi, tetapi untuk menerapkan perubahan cepat dalam kualitas saluran radio untuk memastikan penggunaan sumber daya radio yang tersedia secara efisien pada waktu tertentu. Hal ini diimplementasikan pada domain frekuensi dan waktu melalui teknologi akses radio OFDM.
perangkat jaringan LTE
Sistem seperti apa itu hanya dapat dipahami dengan memahami bagaimana sistem itu diatur. Ini didasarkan pada teknologi OFDM konvensional, yang melibatkan transmisi data melalui beberapa subcarrier pita sempit. Penggunaan yang terakhir dalam kombinasi dengan awalan siklik memungkinkan untuk membuat komunikasi berbasis OFDM tahan terhadap dispersi waktu dari parameter saluran radio, dan juga memungkinkan untuk secara praktis menghilangkan kebutuhan akan equalizer kompleks di sisi penerima. Keadaan ini ternyata sangat berguna untuk mengatur downlink, karena dalam hal ini dimungkinkan untuk menyederhanakan pemrosesan sinyal oleh penerima pada frekuensi utama, yang memungkinkan untuk mengurangi biaya perangkat terminal itu sendiri, juga sebagai daya yang dikonsumsi olehnya. Dan ini menjadi sangat penting ketika menggunakan jaringan 4G LTE bersamaan dengan multi-streaming.
Uplink, di mana daya yang dipancarkan secara signifikan lebih rendah daripada di downlink, memerlukan penyertaan wajib dalam pekerjaanmetode transmisi informasi hemat energi untuk meningkatkan cakupan area, mengurangi konsumsi daya perangkat penerima, serta biayanya. Studi yang dilakukan telah mengarah pada fakta bahwa sekarang untuk uplink LTE, teknologi frekuensi tunggal untuk menyiarkan informasi dalam bentuk OFDM dengan dispersi yang sesuai dengan hukum transformasi Fourier diskrit digunakan. Solusi ini memberikan rasio tingkat daya rata-rata dan maksimum yang lebih rendah dibandingkan dengan modulasi konvensional, yang meningkatkan efisiensi energi dan menyederhanakan desain perangkat terminal.
Sumber daya dasar yang digunakan dalam transmisi informasi sesuai dengan teknologi ODFM dapat ditampilkan sebagai jaringan waktu-frekuensi yang sesuai dengan kumpulan simbol OFDM, dan subcarrier dalam domain waktu dan frekuensi. Mode jaringan LTE mengasumsikan bahwa dua blok sumber daya digunakan di sini sebagai elemen utama transmisi data, yang sesuai dengan pita frekuensi 180 kilohertz dan interval waktu satu milidetik. Berbagai kecepatan data dapat diwujudkan dengan menggabungkan sumber frekuensi, pengaturan parameter komunikasi termasuk kecepatan kode dan pemilihan urutan modulasi.
Spesifikasi
Jika kita mempertimbangkan jaringan LTE, apa itu akan menjadi jelas setelah penjelasan tertentu. Untuk mencapai target tinggi yang ditetapkan untuk antarmuka radio jaringan semacam itu, para pengembangnya mengatur sejumlah hal yang agak pentingmomen dan fungsionalitas. Masing-masing akan dijelaskan di bawah, dengan indikasi rinci tentang bagaimana pengaruhnya terhadap indikator penting seperti kapasitas jaringan, jangkauan radio, waktu tunda, dan kecepatan transfer data.
Fleksibilitas dalam penggunaan spektrum radio
Norma legislatif yang beroperasi di wilayah geografis tertentu memengaruhi cara komunikasi seluler akan diatur. Artinya, mereka menentukan spektrum radio yang dialokasikan dalam rentang frekuensi yang berbeda oleh pita yang tidak berpasangan atau berpasangan dengan lebar yang berbeda. Fleksibilitas penggunaan adalah salah satu keuntungan terpenting dari spektrum radio LTE, yang memungkinkannya digunakan dalam situasi yang berbeda. Arsitektur jaringan LTE memungkinkan tidak hanya untuk bekerja di pita frekuensi yang berbeda, tetapi juga untuk menggunakan pita frekuensi dengan lebar berbeda: dari 1,25 hingga 20 megahertz. Selain itu, sistem tersebut dapat beroperasi di pita frekuensi tidak berpasangan dan berpasangan, masing-masing mendukung waktu dan frekuensi dupleks.
Jika kita berbicara tentang perangkat terminal, maka saat menggunakan pita frekuensi berpasangan, perangkat dapat beroperasi dalam mode dupleks penuh atau setengah dupleks. Mode kedua, di mana terminal menerima dan mentransmisikan data pada waktu yang berbeda dan pada frekuensi yang berbeda, menarik karena secara signifikan mengurangi persyaratan untuk karakteristik filter dupleks. Berkat ini, dimungkinkan untuk mengurangi biaya perangkat terminal. Selain itu, dimungkinkan untuk memperkenalkan pita frekuensi berpasangan dengan jarak dupleks rendah. Ternyata jaringan ituKomunikasi seluler LTE dapat diatur di hampir semua distribusi spektrum frekuensi.
Satu-satunya tantangan dalam mengembangkan teknologi akses radio yang memungkinkan penggunaan spektrum radio secara fleksibel adalah membuat perangkat komunikasi kompatibel. Untuk tujuan ini, teknologi LTE menerapkan struktur bingkai yang identik dalam hal penggunaan pita frekuensi dengan lebar yang berbeda dan mode dupleks yang berbeda.
Transmisi data multi-antena
Penggunaan penyiaran multi-antena dalam sistem komunikasi seluler memungkinkan peningkatan karakteristik teknis mereka, serta memperluas kemampuan mereka dalam hal layanan pelanggan. Cakupan jaringan LTE melibatkan penggunaan dua metode transmisi multi-antena: keragaman dan multi-aliran, sebagai kasus khusus yang merupakan pembentukan berkas radio sempit. Keanekaragaman dapat dianggap sebagai cara untuk menyamakan level sinyal yang berasal dari dua antena, yang memungkinkan Anda untuk menghilangkan penurunan level sinyal yang diterima dari setiap antena secara terpisah.
Mari kita lihat lebih dekat jaringan LTE: apa itu dan bagaimana cara menggunakan semua mode ini? Keragaman transmisi di sini didasarkan pada metode pengkodean frekuensi-ruang dari blok data, yang dilengkapi dengan keragaman waktu dengan pergeseran frekuensi saat menggunakan empat antena secara bersamaan. Diversity biasanya digunakan pada downlink umum dimana fungsi penjadwalan tidak dapat diterapkan tergantung pada status link. Di manamengirimkan keragaman dapat digunakan untuk mengirim data pengguna, seperti lalu lintas VoIP. Karena intensitas lalu lintas yang relatif rendah, overhead tambahan yang terkait dengan fungsi penjadwalan yang disebutkan sebelumnya tidak dapat dibenarkan. Dengan keragaman data, dimungkinkan untuk meningkatkan radius sel dan kapasitas jaringan.
Transmisi multistream untuk transmisi simultan sejumlah aliran informasi melalui satu saluran radio melibatkan penggunaan beberapa antena penerima dan pemancar yang terletak di perangkat terminal dan stasiun jaringan dasar, masing-masing. Ini secara signifikan meningkatkan kecepatan maksimum transmisi data. Misalnya, jika perangkat terminal dilengkapi dengan empat antena dan nomor semacam itu tersedia di stasiun pangkalan, maka sangat mungkin untuk secara bersamaan mentransmisikan hingga empat aliran data melalui satu saluran radio, yang sebenarnya memungkinkan untuk melipatgandakan throughputnya..
Jika Anda menggunakan jaringan dengan beban kerja kecil atau sel kecil, maka berkat multi-streaming, Anda dapat mencapai throughput yang cukup tinggi untuk saluran radio, serta menggunakan sumber daya radio secara efisien. Jika ada sel besar dan beban tingkat tinggi, kualitas saluran tidak akan memungkinkan transmisi multistream. Dalam hal ini, kualitas sinyal dapat ditingkatkan dengan menggunakan beberapa antena pemancar untuk membentuk berkas sempit untuk mentransmisikan data dalam satu aliran.
Jika kita mempertimbangkanJaringan LTE - apa yang diberikannya untuk mencapai efisiensi yang lebih besar - maka perlu disimpulkan bahwa untuk pekerjaan berkualitas tinggi di bawah berbagai kondisi operasi, teknologi ini mengimplementasikan transmisi multi-aliran adaptif, yang memungkinkan Anda untuk terus menyesuaikan jumlah aliran yang ditransmisikan secara bersamaan, sesuai dengan koneksi status saluran yang terus berubah. Dengan kondisi tautan yang baik, hingga empat aliran data dapat ditransmisikan secara bersamaan, mencapai kecepatan transmisi hingga 300 megabit per detik dengan bandwidth 20 megahertz.
Jika kondisi saluran tidak begitu baik, maka transmisi dilakukan dengan aliran yang lebih sedikit. Dalam situasi ini, antena dapat digunakan untuk membentuk sinar sempit, meningkatkan kualitas penerimaan secara keseluruhan, yang pada akhirnya mengarah pada peningkatan kapasitas sistem dan perluasan area layanan. Untuk menyediakan area jangkauan radio yang besar atau transmisi data dengan kecepatan tinggi, Anda dapat mengirimkan aliran data tunggal dengan pancaran yang sempit atau menggunakan keragaman data pada saluran umum.
Mekanisme adaptasi dan pengiriman saluran komunikasi
Prinsip pengoperasian jaringan LTE mengasumsikan bahwa penjadwalan berarti distribusi sumber daya jaringan antar pengguna untuk transmisi data. Ini menyediakan penjadwalan dinamis di saluran hilir dan hulu. Jaringan LTE di Rusia saat ini dikonfigurasi sedemikian rupa untuk menyeimbangkan saluran komunikasi dan keseluruhankinerja sistem secara keseluruhan.
Antarmuka radio LTE mengasumsikan implementasi fungsi penjadwalan tergantung pada keadaan saluran komunikasi. Ini menyediakan transmisi data dengan kecepatan tinggi, yang dicapai melalui penggunaan modulasi tingkat tinggi, transmisi aliran informasi tambahan, penurunan tingkat pengkodean saluran, dan penurunan jumlah transmisi ulang. Untuk ini, sumber daya frekuensi dan waktu digunakan, yang ditandai dengan kondisi komunikasi yang relatif baik. Ternyata transfer sejumlah data tertentu dilakukan dalam waktu yang lebih singkat.
Jaringan LTE di Rusia, seperti di negara lain, dibangun sedemikian rupa sehingga lalu lintas layanan yang sibuk meneruskan paket dengan muatan kecil setelah interval waktu yang sama mungkin memerlukan peningkatan jumlah lalu lintas pensinyalan yang diperlukan untuk penjadwalan dinamis. Bahkan mungkin melebihi jumlah informasi yang disiarkan oleh pengguna. Itulah mengapa ada yang namanya penjadwalan statis jaringan LTE. Apa ini, akan menjadi jelas jika kita mengatakan bahwa pengguna dialokasikan sumber daya RF yang dirancang untuk mengirimkan sejumlah subframe tertentu.
Berkat mekanisme adaptasi, dimungkinkan untuk "memeras semua yang mungkin" dari saluran dengan kualitas tautan dinamis. Ini memungkinkan Anda untuk memilih pengkodean saluran dan skema modulasi sesuai dengan kondisi komunikasi yang ditandai oleh jaringan LTE. Apa ini akan menjadi jelas jika kita mengatakan bahwa pekerjaannya mempengaruhipada kecepatan transmisi data, serta kemungkinan kesalahan pada saluran.
Uplink power dan regulasi
Aspek ini adalah tentang mengontrol tingkat daya yang dipancarkan oleh terminal untuk meningkatkan kapasitas jaringan, meningkatkan kualitas komunikasi, membuat area jangkauan radio lebih besar, mengurangi konsumsi daya. Untuk mencapai tujuan ini, mekanisme kontrol daya berusaha untuk memaksimalkan tingkat sinyal masuk yang berguna sekaligus mengurangi interferensi radio.
Jaringan LTE Beeline dan operator lain mengasumsikan bahwa sinyal uplink tetap ortogonal, yaitu, tidak boleh ada interferensi radio timbal balik antara pengguna dari sel yang sama, setidaknya untuk kondisi komunikasi yang ideal. Tingkat interferensi yang dibuat oleh pengguna sel tetangga tergantung pada lokasi terminal pemancar, yaitu pada bagaimana sinyalnya melemah dalam perjalanan ke sel. Jaringan Megafon LTE diatur dengan cara yang persis sama. Akan benar untuk mengatakan ini: semakin dekat terminal ke sel tetangga, semakin tinggi tingkat interferensi yang diciptakannya di dalamnya. Terminal yang lebih jauh dari sel tetangga dapat mengirimkan sinyal yang lebih kuat daripada terminal yang berada di dekatnya.
Karena ortogonalitas sinyal, uplink dapat menggandakan sinyal dari terminal dengan kekuatan berbeda dalam satu saluran pada sel yang sama. Ini berarti bahwa tidak perlu mengkompensasi lonjakan level sinyal,yang muncul karena propagasi gelombang radio multipath, dan Anda dapat menggunakannya untuk meningkatkan kecepatan transmisi data menggunakan mekanisme adaptasi dan penjadwalan saluran komunikasi.
Relai data
Hampir semua sistem komunikasi, dan jaringan LTE di Ukraina tidak terkecuali, dari waktu ke waktu membuat kesalahan dalam proses transfer data, misalnya, karena sinyal memudar, gangguan atau kebisingan. Perlindungan kesalahan disediakan dengan metode transmisi ulang potongan informasi yang hilang atau rusak, yang dirancang untuk memastikan komunikasi berkualitas tinggi. Sumber daya radio digunakan jauh lebih rasional jika protokol relai data diatur secara efisien. Untuk memaksimalkan antarmuka udara berkecepatan tinggi, teknologi LTE memiliki sistem relai data dua lapis yang efisien secara dinamis yang mengimplementasikan Hybrid ARQ. Ini fitur overhead rendah yang diperlukan untuk memberikan umpan balik dan mengirim ulang data, lengkap dengan protokol coba lagi selektif keandalan yang tinggi.
Protokol HARQ menyediakan perangkat penerima dengan informasi yang berlebihan, memungkinkannya untuk memperbaiki kesalahan tertentu. Transmisi ulang melalui protokol HARQ mengarah pada pembentukan redundansi informasi tambahan, yang mungkin diperlukan ketika transmisi ulang tidak cukup untuk menghilangkan kesalahan. Pengiriman ulang paket yang belum dikoreksi oleh protokol HARQ dilakukan denganmenggunakan protokol ARQ. Jaringan LTE di iPhone bekerja sesuai dengan prinsip di atas.
Solusi ini memungkinkan Anda untuk menjamin penundaan minimum terjemahan paket dengan overhead yang rendah, sementara keandalan komunikasi dijamin. Protokol HARQ memungkinkan Anda untuk mendeteksi dan memperbaiki sebagian besar kesalahan, yang menyebabkan penggunaan protokol ARQ yang agak jarang, karena ini terkait dengan overhead yang cukup besar, serta peningkatan waktu tunda selama terjemahan paket.
Stasiun pangkalan adalah simpul akhir yang mendukung kedua protokol ini, menyediakan hubungan yang erat antara lapisan kedua protokol. Di antara berbagai keuntungan dari arsitektur tersebut adalah kecepatan tinggi menghilangkan kesalahan yang tersisa setelah pengoperasian HARQ, serta jumlah informasi yang dapat disesuaikan yang dikirimkan menggunakan protokol ARQ.
Antarmuka radio LTE memiliki kinerja tinggi karena komponen utamanya. Fleksibilitas penggunaan spektrum radio memungkinkan penggunaan antarmuka radio ini dengan sumber frekuensi apa pun yang tersedia. Teknologi LTE menyediakan sejumlah fitur yang memungkinkan penggunaan yang efisien dari kondisi komunikasi yang berubah dengan cepat. Bergantung pada status tautan, fungsi penjadwalan mengeluarkan sumber daya terbaik kepada pengguna. Penggunaan teknologi multi-antena mengarah pada pengurangan sinyal yang memudar, dan dengan bantuan mekanisme adaptasi saluran, dimungkinkan untuk menggunakan metode pengkodean dan modulasi sinyal yang menjamin kualitas komunikasi yang optimal dalam kondisi tertentu.
