Long Term Evolution

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Long Term Evolution (LTE) – standard bezprzewodowego przesyłu danych będący następcą systemów trzeciej generacji, rozwijany przez konsorcjum 3GPP. Głównymi celami nowego standardu jest zwiększenie możliwości telefonii komórkowej poprzez zwiększenie prędkości przesyłania danych, zmniejszenie opóźnień, zwiększenie efektywności spektralnej łączy radiowych, zmniejszenie kosztów transmisji danych, uproszczenie architektury.

Interfejs radiowy LTE używa technologii OFDM do transmisji danych od stacji bazowej do telefonu. Transmisja w kierunku przeciwnym (od telefonu w górę) wykorzystuje SC-FDMA (DFTS-FDMA). Jest to jedna z najbardziej widocznych różnic w stosunku do UMTS, który bazuje na WCDMA.

Wersje standardu LTE[edytuj]

Pierwsza wersja standardu została wydana w grudniu 2008 roku jako Release 8, Release 9 został wydany w grudniu 2009, natomiast zgodność z IMT-Advanced, czyli zbiorem wymagań dla czwartej generacji sieci radiowych, została osiągnięta wraz z wydaniem LTE-Advanced oznaczonego Release 10[1].

Specyfikacja LTE (według dokumentu 3GPP Release 8):

  • maksymalna szybkość pobierania w warstwie radiowej 150 Mb/s przy szerokości kanału 20 MHz
  • rozwiązania 4x4 MIMO, szerokość kanału 20 MHz
  • maksymalna szybkość wysyłania – 50 Mb/s przy szerokości kanału 20 MHz
  • co najmniej 200 użytkowników w każdej komórce
  • opóźnienie małych pakietów < 5 ms
  • optymalny promień komórki do 5 km
  • praca w trybie FDD (Frequency Division Duplex) i TDD (Time Division Duplex)
  • zachowanie wysokich parametrów dla użytkowników w ruchu do 120 km/h (funkcjonalnie do 350 km/h)

Ewolucja telefonii w ostatnich latach[edytuj]

LTE WCDMA (UMTS) HSPA HSDPA/HSUPA HSPA+
Max przepustowość Downlink ~300 Mb/s (MIMO 4x4) 384 kb/s 14 Mb/s 28 Mb/s
Max przepustowość Uplink 50 Mb/s 384 kb/s 5,7 Mb/s 11 Mb/s
Opóźnienie ~10 ms 150 ms 100 ms 50 ms
Metoda wielodostępu OFDMA/SC-FDMA CDMA

Techniki wykorzystywane w LTE[edytuj]

  • HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) znacznie zmniejsza skutki błędów w transmisji danych.
  • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) technika OFDM została wykorzystana w LTE, gdyż zapewnia wysoką przepustowość i jest jednocześnie odporna na zakłócenia spowodowane odbiciami i interferencją.
  • MIMO (Multiple Input Multiple Output) system ten wykorzystuje kilka anten (matryce antenowe) w celu dostrzeżenia różnych ścieżek sygnału. Matryca wyłapuje składowe sygnału, które są potem odpowiednio sumowane, a efektem tego jest poprawna wartość sygnału.
  • SAE (System Architecture Evolution) zwiększa pojemność sieci zapewniająca przepustowości na poziomie 150 Mbps, a także wykorzystuje nowoczesne protokoły IP (IPv4, IPv6).
  • SC-FDMA (Single Carrier – Frequency Division Multiple Access) stosowany jest w uplink. Zaletą SC-FDMA jest lepszy w porównaniu z OFDMA współczynnik PAPR (peak-to-average power ratio). Jest on osiągany dzięki wykorzystaniu tylko jednej nośnej.
  • SON (Self-Organizing Networks) zmniejsza koszty operacji związanych z konfiguracją, optymalizowaniem i naprawianiem sieci. Wyróżnia się trzy główne funkcje SON: samokonfiguracja, samooptymalizacja i samonaprawianie.

Typy kanałów wykorzystywane w LTE[edytuj]

Kanały logiczne LTE
Kanały kontrolne Kanały przepływu
  • Broadcast Control Channel (BCCH)
  • Paging Control Channel (PCCH)
  • Common Control Channel (CCCH)
  • Multicast Control Channel (MCCH)
  • Dedicated Control Channel (DCCH)
  • Dedicated Traffic Channel (DTCH)
  • Multicast Traffic Channel (MTCH)
Kanały transportowe LTE
Downlink Uplink
  • Broadcast Channel (BCH)
  • Downlink Shared Channel (DL-SCH)
  • Paging Channel (PCH)
  • Multicast Channel (MCH)
  • Uplink Shared Channel (UL-SCH)
  • Random Access Channel (RACH)
Kanały fizyczne LTE
Downlink Uplink
  • Physical Broadcast Channel (PBCH)
  • Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)
  • Physical Downlink Control Channel (PDCCH)
  • Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)
  • Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
  • Physical Multicast Channel (PMCH)
  • Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)
  • Physical Uplink Control Channel (PUCCH)
  • Physical Uplink Shared Channel (PUSCH)
  • Physical Random Access Channel (PRACH)

Modulacja[edytuj]

System LTE stosuje 3 rodzaje modulacji:

  • QPSK 2 bity na symbol
  • 16QAM 4 bity na symbol
  • 64QAM 6 bitów na symbol

Rodzaj modulacji, którą wykorzystuje się w kierunku uplink, jest QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Jej zaletą jest to, że im większa liczba bitów na Symbol, tym większa ilość przesyłanych informacji i lepsze wykorzystanie pasma. Wadą QAM jest to, że im większa liczba bitów na symbol, tym mniejsza odporność na zakłócenia. Drugą modulacją stosowaną w LTE jest QPSK. Jej zaletą jest zwiększenie efektywności wykorzystania pasma, przy jednoczesnym braku negatywnego wpływu na bitową stopę błędów (BER).

Konstelacje modulacji w LTE:

Konstelacje modulacji w LTE

LTE Advanced[edytuj]

Konsorcjum 3GPP pracuje aktualnie nad technologią, która ma spełniać wymogi ITU względem technologii IMT-Advanced, a jest nią technologia LTE-Advanced. Prace nad LTE-A rozpoczęły się w kwietniu 2008 r. Operatorzy i producenci uzgodnili podczas wstępnych prac podstawowe założenia LTE-Advanced:

  • ma być z technologicznego punktu widzenia rozszerzeniem LTE
  • ma spełniać wymogi ITU dotyczące IMT-Advanced i stać się pierwszą na świecie telefonią komórkową czwartej generacji (4G)
  • współpracować ma w pełni z LTE i innymi technologiami radiowymi.

Wymagania techniczne LTE-A[edytuj]

W czerwcu 2008 roku ukazał się dokument TR 36.913, w którym ustalono wymagania techniczne LTE-A. Główne wymagania względem technologii LTE-A zaprezentowane są poniżej w tabeli.

Parametry Dane
Przepustowość do abonenta 1 Gb/s

od abonenta 500 Mb/s

Maksymalna szerokość pasma powyżej 70 MHz około 100 MHz DL

około 40 MHz UL

Opóźnienia w płaszczyźnie sterowania < 50 ms

w płaszczyźnie użytkownika 5-10 ms

Wydajność widmowa 30 b/s/Hz DL

15 b/s/Hz UL

Zasięg do 1 km
Mobilność taka sama jak w LTE
Pojemność 3-krotnie większa niż w LTE

Agregacja pasm[edytuj]

Maksymalna szerokość pasma określona w wydaniu 8 i 9 standardu, wynosząca 20 MHz uniemożliwiała spełnienie wymagań IMT-Advanced dotyczących przepustowości łącza radiowego. Definiując LTE-Advanced, 3GPP zaproponowało rozwiązanie tego problemu w postaci agregacji pasma – operator ma możliwość agregacji do pięciu, niekoniecznie sąsiednich pasm o maksymalnej szerokości 20 MHz, formując w ten sposób jedno szerokie pasmo o maksymalnej szerokości 100 MHz, co pozwoli na przesyłanie danych w kierunku urządzenia mobilnego z prędkością do 1 Gb/s[2][3].

Obsługiwane częstotliwości[edytuj]

Operatorzy komórkowi z dostępem do pasma LTE w Polsce dla klienta indywidualnego[edytuj]

Cyfrowy Polsat – LTE 1800 MHz[4][5]

Plus – LTE 1800 MHz[6][7] (2600 MHz – po aukcji z 2015 roku [8])

Play – LTE 1800 MHz i testowo LTE 2100[9] (800 MHz oraz 2600 MHz – po aukcji z 2015 roku[8])

Orange – LTE 1800 MHz (częstotliwość dzierżawiona od T-Mobile) (800 MHz oraz 2600 MHz – po aukcji z 2015 roku[8])

T-Mobile – LTE 1800 MHz (800 MHz oraz 2600 MHz – po aukcji z 2015 roku[8])

Operatorzy świadczący hurtowy dostęp do LTE w Polsce[edytuj]

Midas – LTE 1800 MHz (ma prawo korzystać z częstotliwości 800 MHz od 1 stycznia 2015[10]) – rozwój sieci[11]

Częstotliwości obsługiwane na świecie[edytuj]

  • Ameryka Północna 700/800, 1700/1900, 2100 MHz;
  • Ameryka Południowa 2500 MHz;
  • Europa 800, 900, 1800, 2600, 3400, 3600 MHz;
  • Azja 1800 i 2600 MHz;
  • Australia 1800 MHz.

Zobacz też[edytuj]

  • UMTS – standard, który docelowo ma zostać zastąpiony przez technologię LTE

Przypisy

Linki zewnętrzne[edytuj]