12) Технология lte.

12.1) Общая характеристика. Особенности технологии.

3GPP Long Term Evolution (LTE) — название технологии мобильной передачи данных. Проект 3GPP является стандартом по совершенствованию технологий CDMA, UMTS для удовлетворения будущих потребностей в скорости передачи данных.

Технические спецификации на сеть GERAN(GSM/EDGERadioAccessNetwork), отражающие вариант реализации совмещенных сетейGSM/UMTS, были включены в релизы стандартаUMTS.

Релиз 8 дал старт работам над техническим обликом сетей мобильной связи новых поколений, идущих за поколением 3G, которые призваны революционно изменить привычные технологии. Разработчики отказались от технологии радиоинтерфейсаW-CDMAи перешли к более прогрессивной технологииOFDMA. Основными требованиями к новой системе, отразившимися вRelease8 были: значительное повышения спектральной эффективности (доведения ее до 5 бит/с/Гц); увеличение пропускной способности в линии «вниз» до 100 Мбит/с при ширине полосы одного частотного канала 20 МГц (с возможностью его масштабирования: 1,4; 3; 5; 10; 15 МГц) и до 50 Мбит/с в линии «вверх», а также сокращение времени задержки передачи пакетов данных до 10 мс по сравнению с 80 мс при технологииHSDPA(Release5) и упрощение архитектуры сети.

Основные усилия разработчиков Release8 были направлены на:

• физический уровень радиоинтерфейса (способы обеспечения гибкого использования каналов с изменяемой шириной полосы излучения/приема до 20 МГц, внедрение новых технологий модуляции сигналов OFDMAи многолучевых антенных технологийMIMO);

• канальный и сетевой уровни радиоинтерфейса (оптимизация сигнализации);

• архитектуру сети радиодоступа UTRAN(определение оптимальной сетевой архитектуры и функциональных отличий от узлов сети радиодоступаRAN).

Работы над Release8 были прекращены в середине 2009 г.

Release9. Начавшиеся работы надRelease9 определяют вторую фазу развития системыLTE. Основные направления этого развития:

• совершенствование функциональных возможностей;

• введение новых услуг в сетевые возможности;

• расширение эксплуатационных возможностей;

• - создание новых сценариев развития.

Совершенствование функциональных возможностей LTEвRelease9 будет заключаться в реализации двухдиапазонной или многодиапазонной передачи данных в одном физическом канале, дальнейшем расширении возможностей сети радиодоступаE-UTRAN, внедрении новых сценариев высокоскоростной передачи данных.

В сети LTEпредусмотрено предоставление новых услуг системой предупреждения о массовой опасности (PublicWarningSystem—PWS) в случае землетрясения, цунами, торнадо и др., введение системы контроля специальных услуг, дальнейшее развитие мультимедийных речевых услугVoIP(IMS), широковещательных услугMBMS, услуг определения местоположения абонентов (LocationBaseServices—LBS), услуг М2М на основе сетей «машина-машина».

Расширение эксплуатационных возможностей LTEбудет состоять в создании сервисно-ориентированной архитектуры системы поддержки эксплуатации (Operations,Administration,MaintenanceandProvisioning—OAM&P), расширении возможностей контроля эксплуатационных параметров сети радиодоступаE-UTRANи базовой сетиSAE, введении новых функций самоконфигурирования и самовосстановления в системе ОАМ&Р.

Новые сценарии развития сетей LTEбудут основаны на внедрении диапзоновLTE/UMTS3500 МГц,LTEAJMTS800 МГц,LTE/UMTS1500 МГц, введении ретрансляторов для режима 1,28 Мбит/сTDD, обеспечении совместной работы базовой сетиSAEи подсистемыIMSStage3, совершенствовании механизмов взаимодействия с внешними сетями радиодоступаWi-Fi,Wi-МАХ,cdma2000 и др.

Release10. Работы над этим релизом направлены на дальнейшее развитие технологииLTEи создание усовершенствованной технологииLTEAdvanced. В настоящее время уже сформулированы основные требования, которым должна удовлетворять системаLTEAdvanced. По сути это требования к стандарту мобильных сетей четвертого поколения (4G):

• максимальная скорость передачи данных в линии «вниз» — до 1 Гбит/с, в линии «вверх» — до 500 Мбит/с (средняя пропускная способность на одного абонента — в три раза выше, чем в LTE);

• полоса пропускания в линии «вниз» — 100 МГц, в линии «вверх» — 60 МГц;

• максимальная эффективность использования спектра в линии «вниз» — 30 бит/с/Гц, в линии «вверх» — 15 бит/с/Гц (втрое выше, чем в LTE);

• полная совместимость и взаимодействие с LTEи другими системами стандартов 3GPP(GERAN/UMTS).

Для решения этих задач предполагается использовать радиоканалы с более широкой полосой (до 100 МГц), ассиметричное разделение полос пропускания между линией «вверх» и линией «вниз» в случае частотного дуплекса, более совершенные системы кодирования и исправления ошибок; гибридную технологию OFDMAиSC-FDMAдля линии «вверх», а также технологиюMIMOдля антенных системLTE.

Таким образом, согласно плану стандартизации технологии LTEработа основных рабочих групп 3GPPсосредоточена на разработке и совершенствовании трех релизов.

Эти усовершенствования могут, например, повысить эффективность, снизить издержки, расширить и совершенствовать уже оказываемые услуги, а также интегрироваться с уже существующими протоколами. Скорость передачи данных по стандарту 3GPP LTE в теории достигает 326,4 Мбит/с (демонстрационно 1 Гбит/с на оборудовании для коммерческого использования) на приём (download), и 172,8 Мбит/с на отдачу (upload), в международном стандарте же прописано 173 Мбит/с на приём и 58 Мбит/с на отдачу.

Стандарт 3GPP LTE, под которым чаще всего имеется в виду его релиз 9 и более ранние, формально, не является стандартом беспроводной связи 4G, однако стандарт LTE Advanced, под которым понимается релиз 10 и более поздние релизы стандарта LTE, утвержден Международным Союзом Электросвязи как стандарт беспроводных сетей, отвечающий всем требованиям беспроводной связи четвертого поколения, и включен в IMT-Advanced. Все имеющиеся на данный момент внедрения сетей LTE относятся к Release 8, 9. Первоначально 3GPP LTE не относился к 4G - четвертому поколению беспроводной связи, так как он не удовлетворял всем условиям Международного Союза Электросвязи относительно 4G, однако позже было разрешено использование этого обозначения, и стандарт 3GPP LTE стали относить к pre-4G, то есть предварительной версии стандартов 4-го поколения. Вместе со стандартом WiMAX Release 2, или просто WiMAX 2, что чаще используется как название стандарта, (стандарт IEEE 802.16m) LTE Advanced являются на данный момент всеми стандартами, утвержденными в IMT-Advanced.

Особенности технологии

Радиус действия базовой станции LTE может быть различным в зависимости от мощности и используемых частот. В оптимальном случае это порядка 5 км, но при необходимости дальность действия может составлять 30 км или даже 100 км (при достаточном поднятии антенны).

Звонок или сеанс передачи данных, инициированный в зоне покрытия LTE, технически может быть передан без разрыва в сеть 3G (W-CDMA, CDMA2000) или в GSM/GPRS/EDGE. Таким образом, развитие сетей LTE возможно на уже развитых сетях как операторов GSM (в России — операторы «большой тройки») так и операторов CDMA (в России — Енисейтелеком, Скайлинк, Сотел ССБ, БайкалВестКом), что заметно снижает стоимость развертывания сети (в отличие от WiMax сетей).

В конце ноября 2010 года Международный союз электросвязи ITU официально признал LTE-Advanced стандартом беспроводной связи четвёртого поколения (4G)[2].