Long-Term Evolution (LTE) - радиоинтерфейс, поддерживающий сотовые сети четвертого поколения. LTE специально разработан для передачи пакетных данных, где акцент в технологии делается на высокую спектральную эффективность, высокие пиковые скорости передачи данных, низкую задержку и гибкость частоты. Спецификации LTE были разработаны Проектом партнерства третьего поколения (3GPP).
GSM и UMTS являются предшественниками радиоинтерфейса LTE и называются технологиями второго поколения (2G) и третьего поколения (3G) соответственно. GSM была разработана как сеть с коммутацией каналов, что означает, что услуги радиосвязи конфигурируются по запросу пользователя, и ресурсы остаются выделенными до завершения сетевым контроллером. Этот тип операций хорошо подходит для поддержки голосовых вызовов. В конечном счете, GSM был усовершенствован для поддержки услуг с низкой скоростью передачи данных с возможностью коммутации пакетов, но скорости передачи данных были ограничены радиоинтерфейсом GSM, множественным доступом с временным разделением каналов (TDMA). В TDMA каждый пользователь назначается конкретному каналу (полосе частот) и временному интервалу, который служит для ограничения пропускной способности, поскольку интервал между каналами составляет только 200 кГц.
UMTS использует множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) в качестве своего радиоинтерфейса. В CDMA активные пользователи осуществляют передачу одновременно по выделенной полосе пропускания, обычно 5 МГц. Сигналы отделяются друг от друга посредством использования кодов расширения с ортогональным переменным коэффициентом расширения (OVSF). Преимущество кодов OVSF заключается в том, что ресурсы могут распределяться асимметрично между активными пользователями. UMTS поддерживает как услуги с коммутацией каналов для голосовых вызовов, так и услуги с коммутацией пакетов для сеансов передачи данных. Благодаря большей полосе пропускания и высокой спектральной эффективности UMTS может поддерживать более высокие скорости передачи данных, чем GSM.
В отличие от GSM и UMTS, LTE - это чисто сеть с коммутацией пакетов, в которой услуги передачи речи и данных выполняются IP. LTE использует множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в котором спектр разделен на блоки ресурсов (RB), которые состоят из двенадцати поднесущих 15 кГц. При таком делении спектра усложненные эквалайзеры больше не требуются для уменьшения частотно-селективного замирания. LTE поддерживает схемы модуляции более высокого порядка вплоть до 64-QAM наряду с выделением полосы пропускания, которая может достигать 20 МГц. Кроме того, LTE использует MIMO, так что могут быть достигнуты очень высокие теоретические скорости передачи данных (75 Мбит/с в восходящей линии связи и 300 Мбит/с в нисходящей линии связи для версии 8).
Сотовые сети второго и третьего поколений состоят из интерфейса с телефоном общего пользования или IP-сетью, контроллера радиосети. (RNC), который распределяет радиоресурсы между пользователями, базовая станция (называемый в UMTS Узлом B), который передает и принимает сигналы к пользователям и от них, и пользовательские устройства (MS для GSM и UE для UMTS). Сеть доступа LTE аналогична за исключением того, что функциональные возможности RNC были перенесены в расширенный узел B (eNB). Более ровная архитектура сокращает время, необходимое для создания служб передачи данных, что приводит к уменьшению задержек. Архитектура показана ниже.
Сеть радиодоступа LTE состоит из следующих протокольных объектов.
Протокол конвергенции пакетных данных (PDCP)
Управление радиоканалом (RLC)
Управление доступом к среде (MAC)
Физический уровень (PHY)
Первые три объекта протокола выполняют такие задачи, как сжатие заголовка, шифрование, сегментация и конкатенация, мультиплексирование и демультиплексирование. Физический уровень обрабатывает кодирование и декодирование, модуляцию и демодуляцию и отображение антенны. На рисунке показано разграничение между физическим уровнем и более высоким уровнем.
LTE Toolbox™ фокусируется на физическом уровне, который выделен красным цветом на предыдущем рисунке. Он также поддерживает взаимодействие с частями уровней RLC и MAC, которые выделены синим цветом. Основными особенностями физического уровня LTE являются модуляция OFDM, включающая в себя частотно-временную структуру блоков ресурсов, адаптивную модуляцию и кодирование, гибридный ARQ и MIMO.
Отображение канала нисходящей линии связи
Данные нисходящей линии связи системы следуют за указанным отображением между логическими каналами, транспортными каналами и физическими каналами. Красный контур содержит функциональные возможности LTE Toolbox по нисходящей линии связи для физических каналов, транспортных каналов и управляющей информации.
Для получения дополнительной информации см. Каналы нисходящей линии связи или конкретную интересующую категорию каналов:
Отображение восходящего канала
Данные восходящего канала системы следуют за указанным отображением между логическими каналами, транспортными каналами и физическими каналами. Красный контур содержит функциональные возможности восходящей линии связи LTE Toolbox для физических каналов, транспортных каналов и управляющей информации.
Дополнительные сведения см. в разделе Каналы восходящей линии связи или конкретная интересующая категория каналов:
Сопоставление каналов Sidelink
Данные боковой линии связи системы следуют за указанным отображением между логическими каналами, транспортными каналами и физическими каналами. Красный контур содержит функциональные возможности боковой линии панели инструментов LTE для физических каналов, транспортных каналов и управляющей информации.
Дополнительные сведения см. в разделе Каналы боковых линий связи или конкретная интересующая категория каналов:
[1] Норборг, Магдалена, для 3GPP. https://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/98-lte. LTE
[2] Дальман, Э., Парквалл, С., и Скёльд, Дж.. 4G LTE/LTE-Advanced для мобильного широкополосного доступа. Кидлингтон, Оксфорд: Академическая пресса, 2011. стр 112–118.