Стандарт передачи данных LTE

img

ОБОРУДОВАНИЕ

О стандарте

В декабре 1998 года было создано объединение нескольких организаций, занимающихся стандартизацией в области телекоммуникаций, получившее название 3GPP (3rd Generation Partnership Project) подписанием «Соглашения о партнерстве по проекту в области технологий третьего поколения (The 3rd Generation Partnership Project Agreement). Это позволило объединить усилия по созданию новых технологий, а также обеспечить полную совместимость оборудования в мире. В число организаций по стандартизации, вовлеченных в создание 3GPP, вошли ARIB (Япония), ETSI (Европа), TTA (Корея), TTS (Япония) и TIPI (США). В числе разработок 3GPP стандарты: W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), HSPA (High Speed Packet Access), LTE (Long Term Evolution).

Работа 3GPP над LTE началась в 2004 году в формате открытого обсуждения, доступного для любых заинтересованных организаций (в том числе и не членов 3GPP). С декабря 2004 проходило изучение соответствия LTE базовым требованиям, сформулированным в 3GPP TR 25.913.

В ноябре 2005 года были выбраны основные технологии радиодоступа для использования в стандарте LTE. Ими стали OFDMA на нисходящем и SC-FDMA на восходящем канале. В июле 2006 года был завершен этап изучения и начались работы по созданию стандарта. В сентябре 2007 года была завершена спецификация LTE. Спецификации 8 версии были заморожены в декабре 2008, и это послужило основанием для первой волны оборудования LTE. В сентябре 2009 были представлены спецификации LTE 10 версии, с этого времени технология стала называться LTE-Advanced. В конце ноября 2010 года Международный союз электросвязи официально признал LTE-Advanced стандартом беспроводной связи четвёртого поколения 4G. Формально LTE версии 7, 8, 9 (которое пока и используется во всём мире) не является технологией 4G, т.к. не признан Международным союзом электросвязи. Отбросить все эти формальности удалось в следующей версии стандарта. Именно эта, десятая, версия и последующие получили суффикс «Advanced» и признание. Новое название технологии произошло от термина “IMT-Advanced”, который ввёл Международный союз электросвязи для того, чтобы отличать новое поколение мобильных систем, технические возможности которых выходят за рамки IMT-2000. Требования к IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced) предъявляются следующие:
  • Глобальная функциональность и роуминг;
  • Высокая энергоэффективность;
  • Взаимодействие с другими радиосистемами доступа (обратная совместимость);
  • Улучшенные пиковые скорости передачи данных, чтобы поддерживать усовершенствованные службы и приложения;
  • Высокий уровень безопасности системы;

Структура сети

95214c760fbbfe8048f77c36477ab919.png

Из этой схемы видно, что структура сети сильно отличается от сетей стандартов 2G и 3G. Существенные изменения претерпела и подсистема базовых станций, и подсистема коммутации. Была изменена технология передачи данных между оборудованием пользователя и базовой станцией. Также подверглись изменению и протоколы передачи данных между сетевыми элементами. Вся информация (голос, данные) передается в виде пакетов. Таким образом, уже нет разделения на части обрабатывающие либо только голосовую информацию, либо только пакетные данные.


Основные элементы сети стандарта LTE:

  • Serving SAE Gateway или просто Serving Gateway (SGW) – обслуживающий шлюз сети LTE. Предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций. SGW имеет прямое соединение с сетями второго и третьего поколений того же оператора, что упрощает передачу соединения в /из них по причинам ухудшения зоны покрытия, перегрузок и т.п. В SGW нет функции коммутации каналов для голосовых соединений, т.к. в LTE вся информация, включая голос коммутируется и передается с помощью пакетов.
  • Public Data Network SAE Gateway или просто PDN Gateway (PGW) – шлюз к сетям передачи данных других операторов для сети LTE. Основная задача PGW заключается в маршрутизации трафика сети LTE к другим сетям передачи данных, таких как Интернет, а также сетям GSM, UMTS.
  • Mobility Management Entity (MME) – узел управления мобильностью сети сотовой связи стандарта LTE. Предназначен для обработки сигнализации, преимущественно связанной с управлением мобильностью абонентов в сети.
  • Home Subscriber Server (HSS) – сервер абонентских данных сети сотовой связи стандарта LTE. Представляет собой большую базу данных и предназначен для хранения данных об абонентах. Кроме того, HSS генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации и т.п. Сеть LTE может включать один или несколько HSS. Количество HSS зависит от географической структуры сети и числа абонентов.
  • Policy and Charging Rules Function (PCRF) – элемент сети сотовой связи стандарта LTE, отвечающий за управление начислением платы за оказанные услуги связи, а также за качество соединений в соответствии с заданными конкретному абоненту характеристиками.

Организация информационных каналов

Для того, чтобы данные могли быть транспортированы через интерфейс радио LTE, используются различные «каналы». Они используются для того, чтобы выделять различные типы данных и позволить им транспортироваться через сеть доступа более эффективно. Использование нескольких каналов обеспечивает интерфейс более высокого уровня в рамках протокола LTE и включают более чёткую и определенную сегрегацию данных.

Есть три категории, в которые могут быть сгруппированы различные каналы передачи данных:
  • Логические каналы – предоставляет услуги среднего уровня управления доступом MAC (Medium Access Control) в пределах структуры протокола LTE. Логические каналы по типу передаваемой информации делятся на логические каналы управления и логические каналы трафика. Логические каналы управления используются для передачи различных сигнальных и информационных сообщений. По логическим каналам трафика передают пользовательские данные.
  • Транспортные каналы — транспортные каналы физического уровня предлагают передачу информации в MAC и выше. Информацию логических каналов после обработки на RLC/MAC уровнях размещают в транспортных каналах для дальнейшей передачи по радиоинтерфейсу в физических каналах. Транспортный канал определяет как и с какими характеристиками происходит передача информации по радиоинтерфейсу. Информационные сообщения на транспортном уровне разбивают на транспортные блоки. В каждом временном интервале передачи (Transmission Time Interval, TTI) по радиоинтерфейсу передают хотя бы один транспортный блок. При использовании технологии MIMO возможна передача до четырех блоков в одном TTI.
  • Физические каналы – это каналы передачи, которые переносят пользовательские данные и управляющие сообщения. Они изменяются между восходящим и нисходящим потоками, поскольку каждый из них имеет различные требования и действует по-своему.

Устройства LTE: особенности и ассортимент

Не так давно в нашу жизнь вошла связь нового стандарта — сеть четвертого поколения, или LTE. Разработка стандарта началась одновременно с развитием 3G, но была направлена на долгосрочные исследования, поэтому он и получил название Long Term Evolution. Первые плоды этих разработок уже внедряются на рынок сотовой и радиосвязи.

Характеристика LTE

Связь подобного уровня позволяет получать данные со скоростью до 326,4 Мбит/с, а отдавать их с показателем до 172,8 Мбит/с. Задержка составляет не более 5 миллисекунд. Подобные устройства работают на частоте 1,4‒20 МГц. Базовая станция теоретически не имеет ограничений, поэтому радиус ее действия зависит только от мощности устройства. Скорость передачи данных варьируется в зависимости от удаленности станции и особенностей радиочастоты. Чаще всего используется диапазон 1800 МГц, который имеет радиус действия 6,8 км и высокую емкость.

Устройства Motorola

Компания «Моторола» выпустила ряд различных устройств, поддерживающих данный стандарт связи. Самыми востребованными являются:

  • мобильный аппарат LEX L10;

  • бортовой модем LTE VML700;

  • USB-модем LTE UM1000.

Мобильный аппарат предназначен для специалистов оперативного реагирования. На нем установлена настраиваемая под нужды пользователя система Public Safety Experience, Bluetooth, слоты для двух SIM-карт, экран с диагональю 4,7", съемный аккумулятор на 20 часов работы. Устройство оснащено датчиками вибрации, освещенности, влажности, определения месторасположения, расстояния до экрана, ориентации. Повышенная прочность гарантируется классом защиты IP67, стеклом Gorilla Glass 3.

Бортовой модем используется для подключения к сети оборудования, установленного на специальных транспортных средствах, передвижных контрольных пунктах. Также может использоваться как точка доступа Wi-Fi. Модем имеет встроенный модуль GPS. Устройству присвоен класс защиты IP54.

USB-модем позволяет подключать к сети различные мобильные устройства и предназначен для использования службами безопасности. Компактное устройство при подсоединении автоматически устанавливает необходимое программное обеспечение, питание получает прямо от USB-порта, поэтому его легко использовать в любых условиях.

Купить подобное оборудование в Украине можно с помощью нашей компании. Мы доставляем устройства не только в Киев, но и по территории всей страны. Свяжитесь с нашим менеджером, уточните, какая действует цена на выбранное устройство, и оформите заказ.


Преимущества


  • Скорость загрузки из сети до 300 Мбит/с.
  • Скорость отдачи до 75 Мбит/с
  • Низкая задержка передачи данных – может быть снижена до 5 мс
  • Полоса пропускания частот от 1,4 до 20 МГц
  • Частотное (FDD) и временное (TDD) разделение каналов связи
  • Улучшение поддержки мобильности
  • Экономия энергии: для нисходящей линии связи – OFDMA, для восходящей – SC-FDMA
  • В каждой соте 5 МГц поддерживается не менее 200 активных клиентов
  • Радиоинтерфейс коммутации пакетов