Co je LTE (Dlouhodobý vývoj)? Definitivní průvodce

Dlouhodobý vývoj(LTE) je mobilní komunikační technologie vytvořená pro uspokojení požadavků aplikací zaměřených na od stroje ke stroji (M2M) nebo Internet věcí (IoT) konektivitu.

1. Co znamená LTE?

LTE mělo být vylepšenou verzí 3G, ale s dalším vývojem, překročila původní cíle tvůrců. Bylo plánováno pouze 3,9G, ale následné verze se staly plnými 4G díky neustálým vylepšením.

TD-LTE a LTE FDD jsou dvě primární varianty LTE z hlediska verzí. Tyto dva systémy se používají různými způsoby v závislosti na sítích 2G a 3G. Například, China Mobile přijímá TD-LTE, protože TE-LTE může dobře fungovat se sítí 3G, kterou China Mobile nezávisle postavil. Unicom a Telecom mohou volně používat kteroukoli ze dvou verzí samostatně nebo kombinaci obou.

2. Co znamená LTE-M?

Bezdrátové rozhraní s názvem Lte-m usnadňuje konektivitu IoT a zařízení M2M se skromnými požadavky na rychlost přenosu dat. Let-m je nízkoenergetická široká oblast (omlouvám se) technika. Ve srovnání s tradičními mobilními komunikačními technologiemi, jako je 2G, 3G, nebo vyšší LTE, tato technologie umožňuje delší životnost baterie a širší pokrytí budovy. Klíčové vlastnosti jsou:

• Plný rozsah pohybu a přepínání v autě
• nízká spotřeba energie,
• větší pokrytí v rámci struktury
• podporuje VoLTE

I když koncová zařízení nejsou přímo připojena k rozvodné síti, baterie, které mohou vydržet až 10 let na jedno nabití může pomoci snížit náklady na údržbu nasazených zařízení.

Rozhraní lze využít pro aplikace, které vyžadují určitý stupeň interakce člověk-počítač, jako jsou specifické aplikace pro ochranu zdraví a bezpečnost, jako jsou řešení pro bydlení a poplašné panely, díky podpoře hlasu VoLTE (4G+ HD hlas) schopnosti.

3. Co je LTE CAT M

A širokoúhlý nízkoenergetický (omlouvám se) technika s názvem LTE Cat M, běžně označované jako LTE-M, je určen k tomu, aby umožnil „masivní internet věcí“ pomocí mobilní technologie, nebo stovky miliard (!) zařízení internetu věcí. Od přijetí CatM2 zbývá ještě několik let, termín „CatM“ se vztahuje především na CatM1.

Aby bylo možné oddělit funkčnost každého zařízení připojeného k síti LTE, Rádiová technologie LTE využívá „kategorie“. Řada zařízení známá jako CatM1 používá k provozu omezený kanál 1,4 MHz, se zaznamenanými rychlostmi stahování v rozsahu 589 Kbps a rychlostí uplinku 1,1 Mbps (3verze GPP 14). Na rozdíl od zařízení Cat4, který může využívat agregaci operátorů a nabízet rychlost stahování až 150 Mbps, Zařízení Cat1 mohou podporovat stahování rychlostí až 10 Mbps. Nižší rychlosti (300Kbps downlink/375 Kbps uplink) jsou k dispozici se staršími moduly Cat-M.

4. Jak funguje LTE-M

Ve verzi 13 standardu 3GPP, který specifikuje úzkopásmový internet věcí (NBIoT nebo LTE Cat NB1, obě technologie LPWA v licencovaném spektru), lt-m byl poprvé představen jako LTE Cat M1. 14. revize 3GPP vytvořila standard LTE Cat M2. Zatímco LTE Cat M2 se rozšíří na 5 MHz, LTE Cat M1 poskytuje data v šířce pásma 1.4 MHz. Standard povede k pokroku v následujících oblastech:

Rychlost přenosu dat

LTE Cat M1 je perfektní pro mnohé IoT aplikace s nízkou až střední rychlostí přenosu dat, protože zvládne až 375 Rychlost uplinku a downlinku kB/s v poloduplexním režimu. LTE Cat M2 zvýší datovou propustnost na maximální rychlost nahrávání 2.6 Mb/s a maximální rychlost stahování 2.4 Mb/s, rozšíření využití LTE-M i pro aplikace vyžadující relativně vysoké rychlosti přenosu dat, jako je video dohled. Vzdálené bezdrátové aktualizace firmwaru (CHODIDLO) jsou také rychlejší, Efektivnější, a potřebují méně nabíjení baterie při těchto rychlostech. LWM2M (Lehký M2M), malý a lehký protokol pro aplikace internetu věcí, je podporován U-Blox pro aktualizace FOTA.

Mobilita

Ve srovnání s mobilními vlastnostmi, které aktuálně verze umožňuje 13 LTE-M, verze 14 LTE-M nyní poskytuje některé výhody, včetně snížené spotřeby energie a úplné mobility (v rámci a napříč frekvencemi) pro mobilní aplikace. Protože spravuje předávání mezi základnovými stanicemi, jako je vysokorychlostní LTE, LTE-M je lepší než NB-IoT pro případy mobilního použití. Zařízení LTE-M bude fungovat jako a buněčný telefon a nikdy se neodpojujte, například, pokud vozidlo musí projet mnoha samostatnými síťovými jednotkami, aby se dostalo z bodu A do bodu B. Namísto, po příjezdu do nové síťové jednotky, Zařízení NB-IoT musí nakonec vytvořit nové připojení.

5. Technologie LTE-M: CAT-M1 a CAT-M2

Vlastnosti LTE CAT 1

• Latence je nízká (50 do 100 ms)
• Středněrychlostní standard LTE
• Vhodné pro aplikace IoT, které vyžadují velkou šířku pásma
• Větší průnik do budovy
• Plně duplexní podpora FDD/TDD a VoLTE (Hlasová služba LTE)
• Seznamte se s vhodnými rychlostmi uplinku a downlinku
• IoT a M2M komunikace jsou podporovány.
• 3G a 2G jsou zpětně kompatibilní.
• Zvýšená efektivita přenosu dat
• Downlink (10Mb/s) a uplink (5Mb/s)
• Hlasová asistence
• Jednoduché použití
• Vnitřní ochrana
• Podpora pro mobilní zařízení
• Spotřeba energie byla optimalizována s cílem prodloužit životnost baterie (až do 5 let)
• Jsou podporovány režimy nízké spotřeby v pohotovostním režimu a režimu spánku.
• Zařízení pro dálkové ovládání
• Mizerné náklady

NB-IoT/CAT-M2

I když NB-IoT (také známý jako CAT-M2) plní podobnou funkci jako CAT-M, využívá modulaci DSSS. Protože NB-IoT nemůže fungovat v LTE spektru, Operátoři musí platit více předem za přijetí technologie.

Typicky, brány v jiných infrastrukturách se používají ke sběru dat ze senzorů a následnému připojení k primárnímu serveru. nicméně, primární server dostane data senzoru ihned, díky technologii NB-IoT. dodatečně, NB-IoT je považováno za levnější řešení, protože nejsou potřeba brány. Jako výsledek, Huawei, Ericsson, Qualcomm, a Vodafone výrazně investují do komerční aplikace NB-IoT. Koncem 2018, Očekává se, že v několika světových oblastech budou nasazeny základnové stanice NB-IoT a LTE-M, podle Sierra Wireless.

6. Rozdíly mezi LTE-M a NB-IoT

Zpoždění výkonu

Nízká spotřeba energie a dobrá spolehlivost v náročných prostředích jsou dvě výhody technologie NB-IoT. NB-IoT je méně vhodný pro aplikace, které vyžadují velmi nízkou latenci sítě než LTE-M. Zatímco LTE-M latence je často 100 na 150 milisekundy, Latence Nb-IoT je obvykle rovna nebo menší než 10 sekundy (o 1.6 na 10 sekundy).

Mobilita zařízení

NB-IoT zcela neumožňuje mobilitu ve srovnání s LTE-M, který také podporuje hlas. Je to LTE-M pro „zcela bezproblémovou mobilitu“. NB-IoT je stále možné využít pro mobilní aktiva a zařízení; jak občas slýcháme, je to prostě omezené. Aplikace NB-IoT v reálném čase s trackery, aplikace pro sdílení kol, environmentální aplikace s mobilními komponenty, ale nízkou propustností, a inteligentní logistika je několik příkladů. Dlouhodobý majetek, jako jsou inteligentní měřiče nebo terminály v místě prodeje, se často, ale ne výhradně, používají v NB-IoT.

Energetická účinnost

V porovnání s LTE-M, NB-IoT je také více orientován na nízkou spotřebu energie a má potenciální životnost baterie více než deset let..

Průnik

S NB-IoT, zvýšená hustota vysílacího výkonu je možná, protože využívá jeden, 200KHz nebo 180KHz úzké pásmo s menší šířkou pásma. Zvyšuje schopnost hlubokého pronikání (a zvyšuje celkové pokrytí) přes LTE-M a další vylepšení. Pro vnitřní pokrytí, LTE-M také funguje, ačkoli NB-IoT je lepší.

Technické detaily týkající se pokrytí, dosáhnout, a hloubka průniku: Maximální spojovací ztráta pro NB-IoT je 164 dB, což je 20 dB zlepšení přes GPRSodkazový rozpočet.

7. Jaký je rozdíl mezi LTE a LTE-M

Tyto dva problémy mají dvě řešení doporučená 3GPP: LTE-u (LTE bez licence) a LTE-M (LTE-Machine to Machine).

Základním účelem LTE-u je řešit současnou rychlost sítě, kapacita, a rozpory uživatelského vybavení na vyžádání. Plán agregace operátorů vyžaduje spektrum, a protože není dostatek schváleného spektra, které by tuto potřebu splnilo, R13 navrhuje povolenou alternativu: využití spektra jako primárního nosiče. Za účelem dosažení dopadu agregace nosičů a zvýšení rychlosti a kapacity, bez licence 5G spektrum se používá jako pomocný nosič.

Další alternativa, především pro internet věcí, je LTE-M, který byl navržen v R12 a bude rozšířen v R13. Jinými slovy, spektrum LTE se používá ke zjednodušení systému a jeho kompatibilitě s nízkou spotřebou energie internetu věcí, vysoká latence, a slabý výkon.

Navrhují se pouze dvě alternativy, jak udržet neochvějnou pozici 3GPP v bezdrátovém průmyslu a zároveň se přizpůsobit současnému novému trendu..

8. Jaké je pokrytí sítí LTE

Faktory, které určují pokrytí

Signál v LTE systému může být rozdělen do uplinkového a downlinkového směru. Uplink pokrytí, nebo pokrytí signálem dodávaným terminálem, určuje pokrytí základnové stanice kvůli výraznému rozdílu v síle přenosu signálu.

Jak základnová stanice určí, že přijala signál z terminálu, pak? SINR, nebo odstup signálu od šumu, se v tomto případě používá jako indikace primárního signálu.

Nejdůležitější složkou při určování pokrytí je SINR

Jinými slovy, SINR přijímaného koncového signálu základnové stanice splňuje minimální standard. Terminál je v tomto případě na hranici pokrytí, což odpovídá maximu oblasti pokrytí.

Faktory ovlivňující SINR

Pouze základnová stanice nebo uživatel je dostatečně vysoký, aby překonal zakřivení Země, protože planeta je kulovitá. Typická výška zavěšení antény základnové stanice je 30 m, se vzdáleností pokrytí zhruba 20 km. nicméně, výpočet ukazuje, že pokud výška základny nebo terminálu je 2 km, maximální vzdálenost pokrytí může být rozšířena na přibližně 160 km.

Mimochodem, Ericsson testoval LTE pomocí specializovaných terminálů na palubách letů. nicméně, montáž terminálu na balónek ve vzdálenosti 2 km je také vysoce praktický.

Další možností je postavit základnovou stanici na vrcholu 2-kilometrové hory, jako je vrchol hory Huangshan, abychom pokryli 160kilometrový region, téměř ekvivalentní provincii Zhejiang.

Skutečnost, že je pouze jedna základnová stanice a pod ní jeden uživatel, bez rušení I a pouze šumu N, je tím důležitějším požadavkem. Tedy i když nevyužíváte TA, SINR se nedegraduje.

V typické síti je pod každou základnovou stanicí několik základnových stanic a uživatelů. Aby se zabránilo rušení ze strany sousedních uživatelů, musí být použit mechanismus TA, a jeho maximální zpracovatelská kapacita je 100 kilometrů, odtud pochází termín „100 kilometrů“..

Rozšiřte výpočetní výkon TA

Pokud se domníváte, že TA je nedostatečná, můžete se také poučit z GSM procesní přístup ke zvýšení výpočetního výkonu TA.

9. Jaká je šířka pásma LTE

LTE-M, vyspělá technologie nedávno používaná v železniční dopravě, může využít pouze maximální šířku pásma 20M mezi 1785MHz a 1805MHz, a jak levé, tak pravé frekvenční pásmo již používají jiné komunikační systémy. Proto, vynechání frekvenčního izolačního pásma, použitelnou šířku pásma, při použití na zemi, je jen 15 milionů nebo 10 milionů. Musí se také sdílet s olejem, elektrický, a dopravní sektory. Fyzické bariéry v samostatných tubusech oddělují horní a dolní část podzemní části klasického metra. Je možné použít síť několika buněk pracujících na stejné frekvenci, přičemž upstream a downstream zabírají maximální šířku pásma 20M každý. Protože horní a spodní linky sdílejí šířku pásma 10M nebo 15M a není mezi nimi žádné fyzické oddělení, cloudová kolejnice může být pokryta pouze jednou buňkou pro jeden otvor a dvojitou dráhu, podobně jako metro, proto LTE-M v současnosti zvládne pouze systémy CBTC a PIS. nicméně, LTE-M má vlastní clusterový systém, který může nahradit systém TETRA, což snižuje náklady.

10. Úvod do komunikačního protokolu LTE-M

Architektura protokolu LTE

Zásobník protokolů uživatelské roviny a protokolový zásobník řídicí roviny jsou dvě podmnožiny zásobníku protokolu vzdušného rozhraní systému E-UTRAN.. Fyzická vrstva (PHY), řízení přístupu k médiím (MAC), Ovládání bezdrátového spojení (RLC), a agregaci paketových dat (PDCP) jsou čtyři vrstvy, které tvoří zásobník protokolů uživatelské roviny. U entity eNode B na straně sítě, tyto podvrstvy končí.

Systém LTE rozděluje proces zpracování dat do mnoha protokolových úrovní. Několik entit protokolové vrstvy zpracovává IP pakety používané pro sestupný přenos dat předtím, než jsou doručeny přes vzdušné rozhraní. Celá architektura protokolu pro downlink přenos v sítích LTE je znázorněna na obrázku výše.

Ve skutečném návrhu se používá mnoho metod, které nejlépe reprezentují výkon čipu. Kódování a dekódování, modulace a demodulace, víceanténní mapování, a další operace telekomunikační fyzické vrstvy jsou všechny prováděny na fyzické vrstvě. Nejsofistikovanější vrstva protokolu je také tou, která prochází nejvíce testováním produktu. Musí spolupracovat s hardwarem a je silně svázán s hardwarem.

• MAC vrstva: spravuje upstream a downstream plánování, stejně jako HARQ retranslace. Opakovaný přenos a plánování lze provést správně, a sazba bude uvedena pro celý produkt, což znamená, že podstata L2 je tam.
• vrstva NAS: zpracovává přenos informací mezi UE a MME. Materiál může obsahovat informace o uživatelích nebo ovládacích prvcích. To zahrnuje správu uživatelů, řízení bezpečnosti, a správu relací. AS vrstva, které označujeme jako umístění za vrstvou NAS, je transparentní pro eNode B. Jak je vidět na přiloženém obrázku, eNode B tento vrstvený protokol postrádá; proto k němu putuje veškerá NAS komunikace.
• RLC vrstva: zodpovědný za segmentaci dat na vysoké úrovni a konektivitu, zpracování opětovného přenosu, a sekvenční přenos.
• vrstva RRC: Nejdůležitější signalizační protokol eNode B, podpora různých operací mezi terminály. Zahrnuje algoritmy bezdrátových prostředků, které v širokém smyslu řídí bezdrátové chování v aplikacích v reálném světě.
• vrstva PDCP: má na starosti kompresi hlaviček, aby se snížilo množství bitového provozu, který musí bezdrátové rozhraní vysílat.

11. Zavedení frekvence LTE

Standardní organizace založené 3GPP, které mají na starosti LTE a 5G, jsou LTE-m (Dlouhodobý vývoj strojů) a NB-IoT (Úzkopásmový internet věcí). Poskytují operátorům možnost využít jejich současnou mobilní infrastrukturu k usnadnění širokého využití IoT zařízení. Jsou důvěryhodné a bezpečné a mohou poskytovat spolehlivou úroveň služeb, pokud zůstanou v rámci svého poslání.

Stroj od stroje (M2M) sdělení, někdy označované jako MTC, zahrnuje jak NB-IoT, tak MTC. Mohou pomoci s implementací programů, jako je sledování aktiv, monitorování životního prostředí, a chytrá města. Od začátku, operátoři již dříve využívali sítě 2G a 3G pro konkrétní aplikace IoT, jako je monitorování vozového parku. LTE-M a NB-IoT mohou oba přenášet skromné ​​množství dat po delší dobu, nicméně, nejsou stejná jako zařízení IoT. Jsou tedy méně komplikované a drahé než jiné standardy mobilních telefonů. Proměna: Výdrž baterie zařízení může trvat až 10 let díky extrémně nízké spotřebě energie. Z tohoto důvodu jsou tyto sítě často označovány jako nízkoenergetické WAN (LPWAN).

12. Výhody LTE technologie

• Komunikační technologie LTE má oproti dřívějším bezdrátovým komunikačním technologiím mnoho výhod, včetně rychlých komunikačních rychlostí, široké spektrum sítí, flexibilní komunikace, výkonné funkce terminálu, vysoká inteligence, dobrá kompatibilita, více komunikačních služeb s přidanou hodnotou, vysoká kvalita komunikace, a účinnost vysokofrekvenčního pásma.
• Vysoká rychlost komunikace: Maximální rychlost stahování LTE je 100 Mbit/s, a maximální rychlost uplinku je 50 MBit/s, který je několikrát rychlejší než bezdrátový komunikační systém 3G. Komunikační technologie LTE nabízí variabilní šířku pásma, až 20 MHz.
• Vysoká spektrální účinnost: Ve srovnání s 3G bezdrátovými komunikačními systémy, Komunikační technologie LTE výrazně zlepšuje spektrální účinnost prostřednictvím agregace nosných, OFDM, a další technologie. Uplink spektrální účinnost může dosáhnout 2.5 bit/s, zatímco downlink spektrální účinnost může dosáhnout 5 bit/s (s.hz).
• Bezdrátový komunikační systém LTE je založen na přepínání paketů v celkové architektuře s vysokou datovou rychlostí, nízká latence, a optimalizace služby paketové domény jako primární cíle.
• Záruka QoS: Různé aplikace pro bezdrátovou komunikaci mají různé specifikace QoS. Prostřednictvím pevného mechanismu QoS, systém bezdrátové komunikace LTE zaručuje kvalitu služeb pro různé služby, včetně služeb v reálném čase (VoIP) a surfování po síti.
• Nízká latence: V rámci uživatelské roviny, jednosměrná přenosová latence je menší než 5 slečna. Mezi řídicí rovinou uplyne méně než 50 ms, migraci ze stavu spánku do aktivního stavu. Během migrace, mezi klidovým stavem a aktivním stavem uplyne méně než 100 ms.
• Dobrá konvergence: Síť nové generace (NGN) architektura, který bezdrátový komunikační systém LTE využívá, umožňuje konvergenci a koexistenci s WIFI a další bezdrátové komunikační technologie, vytvoření víceúrovňového bezdrátového síťového prostředí. Bezdrátový komunikační systém LTE také podporuje bohatší mobilní služby, jako jsou multimediální informace, videohovor, širokopásmový přenos dat, konferenční televize, a více. Uživatelé mohou rychle získat jakékoli informační služby, které potřebují.
• Vysoký stupeň flexibility: Bezdrátový komunikační systém LTE využívá síťovou architekturu all-IP, architektura systémové sítě je plochá, a systémová síťová flexibilita a flexibilita rozšíření jsou vysoké. Komunikační technologie LTE podporuje spárované nebo nepárové spektrum a lze ji flexibilně konfigurovat 1.25 MHz až 20 MHz šířka pásma.

13. Kde se používá LTE? LTE aplikace.

Hlavní výhodou TE-M je bezpečnost. SIM čip, které mohou být integrovány do obvodové desky a připraveny v továrně pro nastavení klíčů a podpisů, je nezbytný pro zařízení připojené k telefonu. Tyto vestavěné klíče nelze změnit bez fyzického přístupu k zařízení poté, co byly nastaveny pro kartu SIM.

Bezpečnostní modul SIM nabízí službu ověřování a šifrování NSasuiteBaES-256.

LTE-M také těží ze zachování konektivity i při výpadku napájení. Protože je připojen k mobilní síti, nepotřebuje přístupový bod (AP), který zůstane propojený, dokud baterie zařízení IoT funguje normálně.

Kvůli tomu, celulární připojení IoT je široce využíváno v klíčových oblastech, včetně správy vozového parku, zabezpečení domova a kanceláře, a elektrická síť.