Сеть сотовой связи стандарта LTE

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 16:33, 27 января 2015.
Данная статья была согласована с её автором Р.А. Бельферым 28 апреля 2012 года.

__NUMBEREDHEADINGS__

Содержание

Создание конкурентной UMTS технологии WiMAX активизировало участников проекта 3GPP на создание системы мобильной связи нового поколения LTE (Long Term Evolution). В декабре 2009г. шведский оператор ввел в коммерческую эксплуатацию сеть LTE в Стокгольме (Швеция) и Осло (Норвегия). На начало 2011 года в эксплуатации находилось 18 коммерческих сетей LTE. На 2011 год запланировано строительство и запуск 184 сетей LTE c 4,2 млн. абонентов в 24 странах мира [81]. По сравнению с ранее разработанными системами 3G радиоинтерфейс LTE обеспечит улучшенные технические характеристики. LTE предусмотрено для использования полосы пропускания от 1,4 до 20 МГц, что позволит удовлетворить потребности разных операторов связи, обладающих различными полосами пропускания. Оборудование LTE должно одновременно поддерживать не менее 200 активных соединений на каждую 5-МГц ячейку. LTE позволит достичь скорости до 50 Мбит/с для восходящей связи и до 100 Мбит/с для нисходящей связи. При этом должна обеспечиваться поддержка соединений для абонентов, движущихся со скоростью до 350 км/ч. Зона покрытия одной базовой станции - до 30 км, но возможна работа с ячейками радиусом более 100 км. Развитие технологии LTE проводится последовательно в рамках нескольких версий R8, R9, R10. Сформулированы основные требования, которым будет удовлетворять усовершенствованная версия 10 (LTE Advanced). По сути это требования к стандарту мобильных сетей четвёртого поколения (4G):

  1. максимальная скорость передачи данных в нисходящем канале до 1Гбит/с, в восходящем — до 500 Мбит/с;
  2. полоса пропускания в нисходящем канале — 70 МГц, в восходящем — 40 МГц.

LTE базируется на трех основных технологиях: мультиплексирование посредством OFDM, многоантенные системы MIMO и нового поколения базовой сети SAE (System Architecture Evolution), иногда называемого EPC (Evolved Packet Core)[1].

Технология OFDM, используемая также в Wi-Fi и WiMAX, предполагает передачу широкополосного сигнала посредством независимой модуляции узкополосных поднесущих.

Техника MIMO в LTE предусматривает схемы с одной, двумя или четырьмя передающими или приёмными антеннами в различных сочетаниях. В MIMO-системах возможно два вида передачи:

  • каждый антенный канал транслирует независимый информационный поток (что увеличивает скорость передачи) и таких потоков может быть только два;
  • передача производится параллельно по всем антенным каналам одного и того же потока (что предназначено для борьбы с помехами, что повышает качество передачи).

Сеть LTE состоит из нового поколения сети радиодоступа E-UTRAN (Evolved UTRAN) и базовой сети SAE, построенной на коммутации пакетов. Базовая сеть SAE состоит из элемента управления мобильностью MME (Moblity Management Entity) и элемента плоскости пользователя UPE (User Plane Entity). Отметим некоторые отличия LTE от UMTS.

E-UTRAN состоит только из усовершенствованных базовых станций eNB (evolved Node B), которые выполняют не только функции базовых станций UMTS, но и большинство функций контроллера сети UMTS. Базовые станции eNB соединены между собой по принципу «каждый с каждым».

Рис. 1. Взаимодействие сети радиодоступа E-UTRAN и базовой сети SAE

Сетевой элемент MME отвечает за распределение сообщений вызова (paging) к базовым станциям. Сетевой элемент UPE отвечает за передачу данных пользователям. Одной из функций LTE является максимальное использование радиоресурсов, контроль и управление всеми активными сессиями передачи данных с учетом параметров качества услуг QoS. Основные требования к архитектуре сети LTE могут быть сведены к следующему:

  1. Поддержка сетей радиодоступа как стандартов 3GPP, так и стандартов не-3GPP. Полная совместимость с базовыми сетями стандартов 3GPP, начиная с версии R6.
  2. Установление IP-соединений с индивидуальными параметрами QoS.
  3. Функция управления мобильностью сети LTE должна решать задачи управления мобильностью как в сети LTE, так и между сетями E-UTRAN и сетями радиодоступа других типов.
  4. Функция управления мобильностью сети LTE должна взаимодействовать с терминалами различных типов: фиксированными, сеансовыми (nomadic) и мобильными.
  5. Поддержка IP-протоколов различных версий (IPv4 и IPv6).
  6. Процедуры поддержки хэндовера в сетях E-UTRAN, между сетями E-UTRAN и другими сетями радиодоступа 3GPP, а также между сетями E-UTRAN/3GPP должны быть реализованы с минимальной потерей пакетов данных в режиме реального времени (например, для VoIP).
  7. Снижение капитальных и эксплуатационных затрат по сравнению с UMTS.
  8. Повышение информационной безопасности сети LTE по сравнению с UMTS. Это относится к обеспечению защиты от угроз сообщений сигнализации, к возможности смены мастер ключа и ключа шифрования во время одного установленного соединения.

Примечания

  1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE: технологии и архитектура. М.: Эко-Трендз, 2010, 284с.