Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Информационные технологии
Размещена 04.04.2014.

Перспектива развития сетей 4G

Тарасов Александр Евгеньевич

Бакалавр техники и технологии

НГТУ, Энвижн груп

стажер технического отдела

Вихман Виктория Викторовна к.т.н., к.п.н кафедра ВТ НГТУ, Горбунов Вячеслав Леонидович, руководитель направления систем голосовой и мультимедийной связи


Аннотация:
В статье рассказывается об особенностях протокола LTE-Advanced, и о перспективе развития сетей мобильной связи


Abstract:
The article describes the features of the protocol LTE-Advanced, and on the future development of mobile networks


Ключевые слова:
4G, LTE, протокол, LTE-Advanced

Keywords:
4G, LTE, protocol, LTE-Advanced


УДК 621.391

Объем мобильного трафика с каждым годом растет экспоненциально. Потребители используют все больше данных, таких как аудио, видео, трансляции, онлайн игры и просто просмотр страниц. По данным Cisco Systems объем мирового мобильного трафика вырастет в 13 раз в период с 2012 по 2017 гг. И рост трафика не проявляет признаков угасания. Так что теперь, спустя четыре года использования LTE сетей, операторы мобильной связи начинают внедрять его приемника. Таким приемником является стандарт LTE-Advanced.  В России развертыванием этого стандарта начинает заниматься компания Мегафон.

Специалисты по беспроводной связи называют LTE-Advanced «истинным 4G», потому что в отличии от обычного 4G LTE, он на самом деле соответствует техническим спецификациям Международного Союза Электросвязи для беспроводных систем четвертого поколения.

Особенность протокола

Одним из главных критериев является скорость. LTE-Advanced теоретически может достигать скорость скачивания 3 Гбит/сек, а скорость отдачи 1.5. Для сравнения, LTE достигает около 300 Мбит/сек на скачивание и 75 Мбит/сек на отдачу. И LTE-Advanced отличается не только высокими скоростями. Он так же включает в себя новые протоколы передачи данных, более стабильную передачу данных между станциями и большее количество бит в секунду в каждом герце спектра. Как результат повышается емкость сети, более стабильные соединения и более дешевые данные, передаваемые по сети.

Как следует из названия, LTE-Advanced является модернизацией протокола LTE. Эти стандарты являются взаимно совместимыми, что очень хорошо подходит для пользователей мобильных телефонов. Новые телефоны, поддерживающие LTE-Advanced, будут так же работать с протоколом LTE, а старые LTE телефоны будут подключаться к новому типу сетей. Так же операторам не надо будет выделять новый диапазон радиочастотного спектра и развертывать новую инфраструктуру, как это было при переходе от 3G к LTE.

Но есть загвоздка. Поскольку стандарт LTE-Advanced не отдельная технология, а совокупность технологий, некоторые операторы мобильной связи могут использовать только одну из возможностей LTE-Advanced, например такую как carrier aggregation. Эта функция повышает пропускную способность канала, доступного мобильному устройству, склеивая вместе частотные каналы, которые находятся в разных частях спектра радиочастот. Обычные LTE сети могут передавать данные с использованием непрерывного блока частот до 20 МГц в ширину. Но так как все больше и больше компаний занимают радиочастотный спектр, такие большие блоки являются дефицитными. Операторы, купив части спектра, где они смогли их купить, имеют фрагментированные коллекции.

Сarrier aggregation  решает эту проблему. Он позволяет операторам объединить свои узкие разрозненные каналы в один большой канал связи. Что бы предоставить LTE-Advanced услугу, к примеру сочетание двух отдельных 10 МГц каналов, на частоте 800 МГц и 1800 МГц, в один канал, шириной 20 МГц, по существу удваивает скорость передачи данных, доступных для каждого пользователя.

Помимо сarrier aggregation, четыре другие ключевые особенности отличают  LTE-Advanced от своих предшественников. Первая из них – MIMO (multiple input, multiple output) – множество входов, множество выходов, позволяет базовым станциям и мобильным устройствам принимать и передавать данные с помощью нескольких антенн. LTE-Advanced позволяет поддерживать до восьми пар антенн для загрузки данных и до четырех пар для отдачи.

MIMO выполняет 2 функции. В шумной радио среде на краю станции или, к примеру, в движущемся транспорте. Передатчики и приемники начинают работать вместе, что бы сфокусировать сигнал в одном направлении. Это «формирование луча» повышает устойчивость сигнала без увеличения мощности передатчика.

Если сигнал достаточно сильный и шум низкий, например, когда пользователь находится близко к станции – MIMO может быть использована для увеличения скорости передачи данных или количества пользователей, использующих один спектр частот. Метод называется пространственное мультиплексирование (spatial multiplexing), он позволяет нескольким потокам данных работать в одном частотном диапазоне одновременно. С помощью пространственного мультиплексирования можно увеличить скорость пропорционально числу доступных антенн. При благоприятных обстоятельствах, восемь пар антенн может увеличить скорость передачи данных в восемь раз.

В том числе, данный протокол поддерживает функцию ретрансляции. Узел ретрансляции соединен по беспроводной связи с узлом донором, что позволяет расширить зону обслуживания, если ретранслятор находится на краю зоны действия станции, или усилить сигнал, если ретранслятор находится в зоне действия узла донора.

Так же LTE-Advanced может уменьшить нагрузку на сеть. Протокол может использоваться в гетерогенных сетях, за счет установки дополнительных пико-сот, работающие вместе со стандартными базовыми станциями. Их можно использовать в оживленных городах, так как эти станции компактнее, дешевле и проще в установке. Данная технология имеет название eICIC. Базовая станция может уменьшить свою мощность на определенных частотах, когда соседняя станция использует эти ресурсы, когда пользователи находятся вблизи зоны ее покрытия.

 Пико-соты, однако, могут делать более сложные вещи. Для некоторых устройств, пытающихся получить соединение с пико-сотой, она может быть заглушена более мощной станцией. Протокол eICIC может решить эту проблему. Две соты, работающие в одном спектре, путем координации, работают в различных частотных диапазонах.

Для сетей с использованием одного частотного канала eICIC предлагает другое решение. Макро-сота отключает передачу в этом канале и пико-сота перехватывает управление. Это позволяет расширить ее зону покрытия, что обеспечит больше пользователей на одну пико-соту и как в следствии большую целостность данных.

Последним пунктом в широком наборе сервисов протокола LTE-Advanced будет ComP (coordinated multipoint). Он позволяет увеличить скорость передачи данных и улучшить качество сигнала. По существу, он дает возможность обмена мобильному устройству между несколькими базовыми станциями одновременно. К примеру, две соседние базовые станции могут одни и те же данные на устройство, увеличивая его шансы получить хороший сигнал.

Заключение

Для операторов пройдут годы, что бы использовать все, что LTE-Advanced может предложить. Испытания уже поддерживают жизнеспособность многих технических понятий, что предлагает LTE-Advanced. Этот протокол отвечает всем требованиям, и официально сертифицирован как 4G. Тем не менее, сроки развертывания сложно предсказать, и они будут во многом зависеть от спроса потребителей. 

Библиографический список:

1. LTE Advanced [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/LTE_Advanced
2. «Мегафон» запускает сеть LTE-Advanced. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?17/71/52
3. LTE-Advanced [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/97-lte-advanced




Рецензии:

5.04.2014, 1:42 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: Укажите ссылки на литературу. Доработать.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх