Организация связи в сетях LTE

Организация связи в сетях LTE
Владимир Иванович Шлома

Одним из наиболее перспективных направлений развития мобильной радиосвязи является стандарт LTE (Long-Term Evolution – Долговременное развитие), часто обозначается как 4G или 5G – стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными. Цель написания этой работы – облегчить жизнь тем энтузиастам, которые пытаются самостоятельно изучать стандарт LTE.

Владимир Шлома

Организация связи в сетях LTE

Предисловие

Одним из наиболее перспективных направлений развития мобильной радиосвязи является стандарт LTE (Long-Term Evolution – Долговременное развитие), часто обозначается как 4G или 5G – стандарт беспроводной высокоскоростной передачи данных для мобильных телефонов и других терминалов, работающих с данными. Несмотря на то, что в этом стандарте заложено очень много передовых технологий по обработке радиосигналов, которые можно использовать не только в мобильной, но и в других видах радиосвязи, изучению этого стандарта в учебных заведениях уделяется очень мало внимания. Те, кто пытается изучать этот стандарт самостоятельно, сталкиваются с достаточно большими трудностями. Прежде всего очень мало учебников, статей и других материалов по этому вопросу на русском языке. При изучении приходится в основном использовать источники на иностранных языка, в основном это спецификации, но количество этих спецификаций очень большое, на их перевод потребуются годы, а определить требуемые для изучаемого вопроса спецификации достаточно сложно. Кроме того, в спецификациях используется огромное количество сокращений, некоторые из них имеют несколько различных расшифровок, причем, не все

сокращения, встречающиеся в данной спецификации, в ней же и расшифрованы, расшифровку некоторых сокращений только случайно можно найти в других спецификациях.

Цель написания этой работы – облегчить жизнь тем энтузиастам, которые пытаются самостоятельно изучать стандарт LTE.

Введение

Стандарт LTE (E-UTRA) рассматривают в настоящее время как наиболее перспективный для реализации широкополосного мобильного радиодоступа. Организация радиоканалов со скоростями в десятки и сотни мегабит/с, возможность предоставления любых видов пакетных услуг: VoIP, видео, игр в реальном времени, чтения файлов из Интернета, совместимость сетей LTE с Интернетом и с действующими пакетными сетями GERAN/UMTS и CDMA2000 – все это способствует большим надеждам, которые операторы телекоммуникационных компаний связывают с развертыванием LTE-структур.

В сравнении с предшествующими стандартами сотовой связи стандарт LTE обладает рядом существенных преимуществ. С появлением сетей LTE стираются различия между сетями сотовой связи (GSM, UMTS, CDMA-2000) и сетями радиодоступа семейства IEEE 802.X: 802.11 (Wi-Fi) и 802.16 (WiMAX). Фактически стандарты 3-го поколения GERAN (модернизированный GSM) и UTRAN в своих аббревиатурах позиционируют себя как сети радиодоступа – Radio Access Network. Это означает, что пользовательское оборудование может быть любым – от компактных мобильных телефонов (“трубок”) до персональных компьютеров различной производительности. Переход к радиосетям 4-го поколения требует предоставления услуг широкополосного доступа с целью увеличения скоростей передачи на порядок. Скорости в десятки мегабит/с в полосе 20 МГц реализованы в сетях Wi-Fi и WiMAX. В сетях LTE полоса рабочих частот также может достигать 20 МГц, что позволяет получить те же скорости, что и в сетях WiMAX. Однако в отличие от сетей WiMAX сети LTE имеют выход на существующую инфраструктуру сотовых сетей и, прежде всего, на глобальную сеть GERAN/UMTS. Абоненты LTE получают услуги глобального роуминга, а при использовании многостандартных терминалов GERAN/UMTS/LTE обслуживание в тех местах, где сети LTE пока не развернуты.

В отличие от многих телекоммуникационных систем, для которых спецификации (даже если их достаточно большое количество) имеют чётко выраженные “перечисляемость и предназначенность”, техническая документация на систему LTE представляет собой колоссальное количество разнообразных документов, разрабатываемых в рамках международного консорциума 3 GPP (3rd Generation Partnership Project) и открыто публикуемых на страницах всемирного форума www.3gpp.net. Такие документы сгруппированы в соответствующие серии по признаку общности какого-либо аспекта.

Технические спецификации, относящиеся непосредственно к сетям LTE, выделены в 36-ю серию. Наиболее значимыми спецификациями являются следующие:

– TS 36.101 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception. Пользовательское Оборудование (UE) радиопередача и прием;

– TS 36.104 E-UTRA; Base Station (BS) radio transmission and reception. Базовая станция (BS) радиопередача и прием;

– TS 36.106 E-UTRA; FDD repeater radio transmission and reception. Радиопередача трансляции дуплексного канала с частотным разделением и прием;

– TS 36.113 E-UTRA; Base Station (BS) and repeater ElectroMagnetic Compatibility (EMC). Базовая станция (BS) и трансляционная Электромагнитная совместимость (ЭМС);

– TS 36.124 E-UTRA; Electromagnetic compatibility (EMC) requirements for mobile terminals and ancillary equipment. Электромагнитная совместимость (ЭМС) требования для подвижных терминалов и вспомогательного оборудования;

– TS 36.133 E-UTRA; Requirements for support of radio resource management. Требования для поддержки управления радио ресурсами;

– TS 36.141 E-UTRA; Base Station (BS) conformance testing. Базовая станция (BS) проверка на соответствие стандарту;

– TS 36.143 E-UTRA; FDD repeater conformance testing. FDD трансляция дуплексного канала с частотным разделением;

– TS 36.171 E-UTRA; Requirements for Support of Assisted Global Navigation Satellite System (A-GNSS). Требования для поддержки Глобальной Системы Навигационного искусственного спутника, (A-GNSS);

– TS 36.201 E-UTRA; LTE physical layer; General description. LTE Физический уровень; Общее описание;

– TS 36.211 E-UTRA; Physical channels and modulation. Физические каналы и модуляция;

– TS 36.212 E-UTRA; Multiplexing and channel coding. Мультиплексирование и канальное кодирование;

– TS 36.213 E-UTRA; Physical layer procedures. Процедуры физического уровня;

– TS 36.214 E-UTRA; Physical layer; Measurements. Физический уровень; Измерения;

– TS 36.216 E-UTRA; Physical layer for relaying operation. Физический уровень для ретранслирования операции;

– TS 36.300 E-UTRA and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2. E-UTRA и Развитая Универсальная Земная Сеть доступа Радио (E-UTRAN); Полное описание; Стадия 2;

– TS 36.302 E-UTRA; Services provided by the physical layer. Обслуживание снабжения физическим уровнем;

– TS 36.304 E-UTRA; User Equipment (UE) procedures in idle mode. Пользовательские процедуры (UE) Оборудования в нерабочем режиме;

– TS 36.305 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning in E-UTRAN. Стадия 2 функциональне технические требования Пользовательского Оборудования (UE), находящегося в E-UTRAN;

– TS 36.306 E-UTRA; User Equipment (UE) radio access capabilities;

– TS 36.307 E-UTRA; Requirements on User Equipments (UEs) supporting a release-independent frequency band;

– TS 36.314 E-UTRA; Layer 2 – Measurements. Уровень 2 Измерения

– TS 36.321 E-UTRA; Medium Access Control (MAC) protocol specification. Управление доступом к среде передачи (MAC) технические требования протокола;

– TS 36.322 E-UTRA; Radio Link Control (RLC) protocol specification. Управление Радиолинии (RLC) технические требования протокола;

– TS 36.323 E-UTRA; Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification. Протокол Конвергенции Данных Пакета (PDCP) технические требования;

– TS 36.331 E-UTRA; Radio Resource Control (RRC); Protocol specification. Управление Радио Ресурса (RRC); технические требования Протокола;

– TS 36.355 E-UTRA; LTE Positioning Protocol (LPP). LTE Протокол расположения (LPP);

– TS 36.401 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Architecture description. Описание архитектуры;

– TS 36.410 E-UTRAN; S1 layer 1 general aspects and principles. S1 Уровень 1 общий аспект и правила;

– TS 36.411 E-UTRAN; S1 layer 1. S1 Уровень 1;

– TS 36.412 E-UTRAN; S1 signalling transport. S1 перенос сигнализации

– TS 36.413 E-UTRAN; S1 Application Protocol (S1AP). S1 Прикладной протокол (S1AP);

– TS 36.414 E-UTRAN; S1 data transport. S1 перенос данных;

– TS 36.420 E-UTRAN; X2 general aspects and principles. X2 Уровень 1 общий аспект и правила;

– TS 36.421 E-UTRAN; X2 layer 1. X2 Уровень 1

– TS 36.422 E-UTRAN; X2 signalling transport. X2 Перенос сигнализации;

– TS 36.423 E-UTRAN; X2 Application Protocol (X2AP). X2 Прикладной протокол (X2AP);