مثير للإعجاب

ما هو LTE: نظرة عامة ودروس حول التطور طويل الأمد

ما هو LTE: نظرة عامة ودروس حول التطور طويل الأمد


كانت LTE هي خليفة 4G لنظام 3G UMTS الذي تم تطويره لتوفير مزيد من التطور لنظام الاتصالات المتنقلة المتاح.

من خلال توفير سرعات بيانات أعلى بكثير وتحسين الأداء إلى حد كبير بالإضافة إلى انخفاض تكاليف التشغيل ، بدأ نشر النظام في شكله الأساسي في حوالي عام 2008.

أعطت عمليات النشر الأولية تحسنًا طفيفًا مقارنة بـ 3G HSPA وكان يطلق عليها أحيانًا اسم 3.5G أو 3.99G ، ولكن سرعان ما تم إدراك القدرة الكاملة لـ LTE أنها وفرت مستوى 4G كاملًا من الأداء.

عُرفت عمليات النشر الأولى ببساطة باسم LTE ، لكن عمليات النشر اللاحقة كانت تسمى 4G LTE Advanced وما زالت لاحقًا 4G LTE Pro.

لم يتم تحسين شبكة الوصول اللاسلكي فقط من أجل 4G LTE ، ولكن تم إصلاح بنية الشبكة مما أتاح تقليل زمن الوصول وتوصيل أفضل بكثير بين عناصر شبكة الوصول اللاسلكي ، RAN.

بدايات LTE

3GPP ، مشروع شراكة الجيل الثالث الذي أشرف على تطوير نظام UMTS 3G بدأ العمل على تطوير التكنولوجيا الخلوية 3G من خلال ورشة عمل عقدت في تورنتو كندا في نوفمبر 2004. بدأ العمل على LTE بدراسة جدوى في ديسمبر 2004 ، والذي تم الانتهاء منه لإدراجه في 3GPP الإصدار 7. ثم تم تضمين المواصفات الأساسية LTE في الإصدار 8.

حددت ورشة العمل عددًا من المتطلبات عالية المستوى للتكنولوجيا الجديدة:

  • انخفاض التكلفة لكل بت
  • زيادة توفير الخدمة - المزيد من الخدمات بتكلفة أقل مع تجربة مستخدم أفضل
  • مرونة استخدام نطاقات التردد الحالية والجديدة
  • هندسة مبسطة ، واجهات مفتوحة
  • السماح باستهلاك معقول للطاقة الطرفية

من حيث الأرقام الفعلية ، تضمنت أهداف عمليات النشر الأولية لشبكة LTE معدلات تنزيل تبلغ 100 ميجابت في الثانية ومعدلات تحميل تبلغ 50 ميجابت في الثانية لكل 20 ميجاهرتز من الطيف. بالإضافة إلى هذا ، كان LTE مطلوبًا لدعم ما لا يقل عن 200 مستخدم نشط في كل خلية 5 ميجا هرتز. (أي 200 مكالمة هاتفية نشطة). تم تحديد الأهداف أيضًا لوقت الاستجابة في تسليم حزم IP. مع الاستخدام المتزايد للخدمات بما في ذلك VoIP والألعاب والعديد من التطبيقات الأخرى حيث يكون وقت الاستجابة مصدر قلق ، يجب تعيين أرقام لذلك. ونتيجة لذلك ، تم تعيين رقم زمن انتقال أقل من 10 مللي ثانية لحزم IP الصغيرة.

تطور الجيل الثالث 3G LTE

على الرغم من وجود تغييرات كبيرة في الخطوات بين LTE وأسلافها من الجيل الثالث 3G ، إلا أنه يُنظر إليها على أنها تطور لمعايير UMTS / 3GPP 3G. على الرغم من أنه يستخدم شكلاً مختلفًا من الواجهة الراديوية ، باستخدام OFDMA / SC-FDMA بدلاً من CDMA ، إلا أن هناك العديد من أوجه التشابه مع الأشكال السابقة لمعمارية الجيل الثالث وهناك مجال لإعادة الاستخدام كثيرًا.

عند تحديد ما هو LTE وكيف يختلف عن الأنظمة الخلوية الأخرى ، يمكن أن توفر نظرة سريعة على مواصفات النظام العديد من الإجابات. يمكن رؤية LTE على أنها توفر تطورًا إضافيًا للوظائف ، وزيادة السرعات والأداء العام المحسن.

ما هو الـ 4G LTE؟
مقارنة مع تقنيات الاتصالات المتنقلة الأخرى
WCDMA
(UMTS)
HSPA
HSDPA / HSUPA
HSPA +LTE
السرعة القصوى للوصلة الهابطة
بت في الثانية
384 ك14 م28 م100 م
سرعة الإرسال القصوى
بت في الثانية
128 ك5.7 م11 م50 م
وقت الإستجابة
وقت الجولة
تقريبا
150 مللي ثانية100 مللي ثانية50 مللي ثانية (بحد أقصى)~ 10 مللي ثانية
إصدارات 3GPPRel 99/4الإصدار 5/6Rel 7الإصدار 8
ما يقرب من سنوات الطرح الأولي2003 / 42005/6 HSDPA
2007/8 HSUPA
2008 / 92009 / 10
منهجية الوصولCDMACDMACDMAOFDMA / SC-FDMA

بالإضافة إلى ذلك ، LTE هي شبكة قائمة على IP بالكامل ، وتدعم كلاً من IPv4 و IPv6.


أساسيات LTE: - نظرة عامة على المواصفات

يجدر تلخيص المعلمات الرئيسية لمواصفات 3G LTE. نظرًا لوجود عدد من الاختلافات بين تشغيل الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة ، فإنها تختلف بشكل طبيعي في الأداء الذي يمكن أن تقدمه.

المواصفات الأساسية لشبكة LTE
معاملتفاصيل
سرعة ذروة الهابطة
64QAM
(ميجابت في الثانية)
100 (SISO) ، 172 (2x2 MIMO) ، 326 (4x4 MIMO)
سرعات ذروة الإرسال
(ميجابت في الثانية)
50 (QPSK) ، 57 (16QAM) ، 86 (64QAM)
نوع البياناتجميع حزم البيانات المحولة (الصوت والبيانات). لم يتم تبديل الدائرة.
مخططات الوصولOFDMA (الهابطة)
SC-FDMA (الإرسال)
أنواع التعديل المدعومةQPSK، 16QAM، 64QAM (الإرسال والوصلة الهابطة)
الكفاءة الطيفيةالوصلة الهابطة: 3-4 مرات Rel 6 HSDPA
الإرسال: 2 - 3 × Rel 6 HSUPA
عرض النطاق الترددي للقناة
(ميغا هرتز)
1.4, 3, 5, 10, 15, 20
مخططات الازدواجFDD و TDD
إمكانية التنقل0-15 كم / ساعة (مُحسَّن) ،
15-120 كم / ساعة (أداء عالي)
وقت الإستجابةخامل للنشاط أقل من 100 مللي ثانية
الحزم الصغيرة ~ 10 مللي ثانية

تعطي هذه المواصفات البارزة نظرة عامة على الأداء الذي ستقدمه LTE. إنه يلبي متطلبات الصناعة لسرعات تنزيل عالية للبيانات بالإضافة إلى تقليل زمن الوصول - وهو عامل مهم للعديد من التطبيقات من VoIP إلى الألعاب والاستخدام التفاعلي للبيانات. كما أنه يوفر تحسينات كبيرة في استخدام الطيف المتاح.

ميزات LTE الجديدة

أدخلت LTE عددًا من التقنيات الجديدة عند مقارنتها بالأنظمة الخلوية السابقة. إنها تمكن LTE لتكون قادرة على العمل بكفاءة أكبر فيما يتعلق باستخدام الطيف ، وكذلك لتوفير معدلات بيانات أعلى بكثير مطلوبة.

  • OFDM (تعدد تقسيم التردد المتعامد): تم استخدام تقنية OFDM لتنسيق إشارة LTE لأنها مكَّنت من إرسال عرض نطاق بيانات عالي بكفاءة مع توفير درجة عالية من المرونة للانعكاسات والتداخل. نظرًا لأنه تم نقل البيانات على عدد كبير من الموجات الحاملة ، إذا كان بعضها مفقودًا نتيجة للتداخل من الانعكاسات وما إلى ذلك ، فإن النظام لا يزال قادرًا على التعامل اختلفت أنظمة الوصول بين الوصلة الصاعدة والهابطة: تم استخدام OFDMA (تم استخدام الوصول المتعدد لقسم التردد المتعامد في الوصلة الهابطة ؛ بينما تم استخدام SC-FDMA (الناقل الفردي - الوصول المتعدد بتقسيم التردد) في الوصلة الصاعدة. تم استخدام SC-FDMA في ضوء حقيقة أن نسبة الذروة إلى متوسط ​​القدرة الخاصة بها أصغر من نظيرتها OFDMA - نسبة الذروة إلى متوسط ​​القدرة المنخفضة التي تتيح تحقيق مستويات أفضل لمكبر طاقة RF النهائي - كان هذا ولا يزال عاملاً مهمًا لعمر بطارية الهاتف المحمول.
  • تقنية MIMO (خرج متعدد المدخلات): كانت إحدى المشكلات الرئيسية التي واجهتها أنظمة الاتصالات السابقة هي مشكلة الإشارات المتعددة الناشئة عن الانعكاسات العديدة التي تمت مواجهتها. باستخدام MIMO ، يمكن استخدام مسارات الإشارة الإضافية هذه للاستفادة منها ويمكن استخدامها لزيادة الإنتاجية.

    عند استخدام MIMO ، من الضروري استخدام هوائيات متعددة لتمكين تمييز المسارات المختلفة. وفقًا لذلك ، يمكن استخدام المخططات التي تستخدم مصفوفات هوائي 2 × 2 أو 4 × 2 أو 4 × 4. في حين أنه من السهل نسبيًا إضافة المزيد من الهوائيات إلى محطة قاعدة ، لم يكن الأمر كذلك بالنسبة للهواتف المحمولة ، حيث حدت أبعاد معدات المستخدم من عدد الهوائيات التي يجب وضعها على مسافة نصف طول موجة على الأقل.

  • SAE (تطور بنية النظام): مع معدل البيانات المرتفع للغاية ومتطلبات الكمون المنخفضة لـ 3G LTE ، كان من الضروري تطوير بنية النظام لتمكين تحقيق الأداء المحسن. كان أحد التغييرات هو نقل عدد من الوظائف التي كانت تتولاها الشبكة الأساسية سابقًا إلى المحيط. قدم هذا بشكل أساسي شكلاً "أكثر انبساطًا" لبنية الشبكة. بهذه الطريقة يمكن تقليل أوقات الاستجابة وتوجيه البيانات بشكل مباشر إلى وجهتها. كجزء من ترقية Evolved Packet Core ، تم تطوير EPC لضمان توجيه بيانات الحزمة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.
  • بيانات IP: 4G LTE هو نظام بيانات IP. تضمنت 3G UMTS صوتًا بتبديل الدائرة ، لكن LTE لم توفر أي صوت بتبديل الدائرة. في الأصل كان من المتوقع أن يوفر المشغلون قدرة البيانات والصوت عبر تطبيقات OTT. نظرًا لأن المشغلين سيخسرون إيرادات كبيرة لأن الصوت ، في ذلك الوقت ، كان يشكل عنصرًا رئيسيًا من الإيرادات. للتغلب على هذا GSMA ، حدد معيار التوصيل الصوتي مثل نظام Voice over LTE ، VoLTE.

    تطلب VoLTE تنفيذ نواة IMS وهذا تباطؤ في طرح هذه القدرة في ضوء التكلفة. لمساعدة المشغلين على التغلب على هذا ، تم تطوير تطبيق محدود لنظام IMS مما أدى إلى انخفاض كبير في النفقات الرأسمالية المطلوبة من قبل المشغلين.

أصبح 4G LTE تقنية الاتصالات المتنقلة الأساسية. ركزت تقنيات الجيل الأول والثاني على الصوت ثم انتقل الجيل الثالث إلى البيانات المتنقلة. تحسنت شبكة 4G LTE في جوانب البيانات المتنقلة لاتصالات الهاتف المحمول ، مع التركيز بشكل أساسي على هذا الجانب لتمكين اتصال بيانات الجوال العامة.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: What is LTE? (سبتمبر 2021).