Что такое ЛТЕ (Долгосрочная эволюция)? Полное руководство

Долгосрочная эволюция(ЛТЕ) — это технология мобильной связи, созданная для удовлетворения требований приложений, ориентированных на машина-машина (М2М) или Интернет вещей (Интернет вещей) возможность подключения.

1. Что такое LTE?

LTE задумывался как улучшенная версия 3G., но с дальнейшим развитием, это вышло за рамки первоначальных целей создателей. Планировалось только 3.9G., но последующие версии стали полноценными 4G благодаря постоянным улучшениям..

TD-LTE и LTE FDD — две основные разновидности LTE с точки зрения версий.. Обе системы используются по-разному в зависимости от сетей 2G и 3G.. Например, China Mobile использует TD-LTE, поскольку TE-LTE может хорошо работать с сетью 3G, которую China Mobile построила самостоятельно.. Unicom и Telecom могут использовать любую из двух версий отдельно или их сочетание..

2. Что означает LTE-M?

Беспроводной интерфейс под названием Lte-m облегчает подключение Интернет вещей и M2M-устройства со скромными требованиями к скорости передачи данных. Let-m — это маломощный широкомасштабный (Мне жаль) технологии. По сравнению с традиционными технологиями сотовой связи, такими как 2G, 3грамм, или выше LTE, Эта технология позволяет продлить срок службы батареи и расширить зону покрытия внутри здания.. Ключевыми характеристиками являются:

• Полный диапазон движения и переключения в автомобиле
• низкое энергопотребление,
• больше охвата в структуре
• поддерживает VoLTE

Даже если конечные устройства не подключены напрямую к сети, батареи, которые могут работать до 10 лет работы без подзарядки может помочь снизить затраты на обслуживание развернутых устройств..

Интерфейс может использоваться для приложений, которым требуется определенная степень взаимодействия человека и компьютера., например, специальные приложения для охраны труда и техники безопасности, такие как решения для постоянного проживания и панели сигнализации., благодаря поддержке голоса VoLTE (4HD-голос G+) возможности.

3. Что такое LTE CAT M

А маломощный, большой площади (Мне жаль) технологии называется LTE Cat M, обычно называемый LTE-M, предназначен для обеспечения «массового Интернета вещей» с использованием сотовой технологии., или сотни миллиардов (!) устройств Интернета вещей. Поскольку внедрение CatM2 произойдет еще через несколько лет, термин «CatM» в основном относится к CatM1..

Чтобы разделить функциональность каждого устройства, подключенного к сети LTE, Радиотехнология LTE использует «категории». Семейство устройств, известное как CatM1, использует для работы ограниченный канал шириной 1,4 МГц., с записанной скоростью загрузки в диапазоне 589 Кбит/с и скоростью восходящей линии связи 1,1 Мбит/с. (3версия GPP 14). В отличие от устройств Cat4, который может использовать агрегацию операторов связи и предлагать скорость загрузки до 150 Мбит/с., Устройства Cat1 могут поддерживать скорость загрузки до 10 Мбит/с.. Более низкие скорости (300Нисходящий канал, Кбит/с, восходящий канал: 375 Кбит/с) доступны со старыми модулями Cat-M.

4. Как работает LTE-M

В версии 13 стандарта 3GPP, который определяет узкополосный Интернет вещей (НБИоТ или LTE Cat NB1, обе технологии LPWA в лицензируемом спектре), lt-m впервые был представлен как LTE Cat M1.. 14-я редакция 3GPP создала стандарт LTE Cat M2.. В то время как LTE Cat M2 будет расширяться до 5 МГц, LTE Cat M1 передает данные с полосой пропускания 1.4 МГц. Стандарт приведет к прогрессу в следующих областях::

Скорость передачи данных

LTE Cat M1 идеально подходит для многих IoT-приложения с низкой и средней скоростью передачи данных, поскольку он может обрабатывать до 375 Скорость восходящей и нисходящей линии связи КБ/с в полудуплексном режиме. LTE Cat M2 увеличит пропускную способность данных до пиковой скорости загрузки 2.6 Мбит/с и пиковая скорость загрузки 2.4 МБ/с, расширение использования LTE-M даже для приложений, требующих относительно высоких скоростей передачи данных, например, видеонаблюдение. Удаленное обновление прошивки по беспроводной сети (СТУПНЯ) также быстрее, более эффективным, и требуется меньше заряда аккумулятора при таких скоростях. ЛВМ2М (Легкий М2М), небольшой и легкий протокол для приложений Интернета вещей, поддерживается U-Blox для обновлений FOTA.

Мобильность

По сравнению с мобильными характеристиками, доступными в настоящее время в версии 13 LTE-M, версия 14 LTE-M теперь дает некоторые преимущества, включая пониженное энергопотребление и полную мобильность (внутри и между частотами) для мобильных приложений. Поскольку он управляет передачей обслуживания между базовыми станциями, например, высокоскоростным LTE., LTE-M превосходит NB-IoT в мобильных случаях.. Устройство LTE-M будет работать как Сотовая связь телефон и никогда не отключайся, например, если транспортному средству необходимо пройти через множество отдельных узлов сети, чтобы добраться из точки А в точку Б. Вместо, после прибытия в новый сетевой блок, Устройства NB-IoT в конечном итоге должны создать новое соединение..

5. Технологии LTE-M: КАТ-М1 и КАТ-М2

Особенности LTE CAT 1

• Задержка низкая (50 до 100 мс)
• Стандарт средней скорости LTE
• Подходит для приложений Интернета вещей, которым требуется большая пропускная способность.
• Большее проникновение в здание
• Полнодуплексная поддержка FDD/TDD и VoLTE (голосовой сервис LTE)
• Обеспечьте соответствующие скорости восходящей и нисходящей линии связи.
• Интернет вещей и M2M-коммуникации поддерживаются.
• 3G и 2G обратно совместимы..
• Повышенная эффективность передачи данных
• Нисходящая линия связи (10МБ/с) и восходящая линия связи (5МБ/с)
• Голосовая помощь
• Простой в использовании
• Внутренняя защита
• Поддержка мобильных устройств
• Оптимизировано энергопотребление, чтобы продлить срок службы батареи. (вплоть до 5 годы)
• Поддерживаются режимы ожидания и сна с низким энергопотреблением..
• Устройство для дистанционного управления
• Скудная стоимость

НБ-IoT/CAT-M2

Хотя NB-IoT (также известный как CAT-M2) выполняет аналогичную функцию CAT-M, он использует модуляцию DSSS. Потому что NB-IoT не может работать в спектре LTE, операторы должны платить больше аванса, чтобы внедрить эту технологию.

Обычно, шлюзы в других инфраструктурах используются для сбора данных датчиков и последующего подключения к основному серверу. Однако, основной сервер получит данные датчика немедленно, благодаря технологии NB-IoT. Кроме того, NB-IoT считается менее дорогим решением, поскольку нет необходимости в шлюзах.. Как результат, Хуавей, Эрикссон, Квалкомм, и Vodafone инвестируют значительные средства в коммерческое приложение NB-IoT.. К концу 2018, Ожидается, что в нескольких регионах мира будут развернуты базовые станции NB-IoT и LTE-M., по данным Sierra Wireless.

6. Различия между LTE-M и NB-IoT

Задержка производительности

Низкое энергопотребление и хорошая надежность в сложных условиях — два преимущества технологии NB-IoT.. NB-IoT менее подходит для приложений, требующих очень низкой задержки в сети, чем LTE-M.. Хотя задержка LTE-M часто 100 к 150 миллисекунды, Задержка Nb-IoT обычно равна или меньше 10 секунды (о 1.6 к 10 секунды).

Мобильность устройства

NB-IoT не полностью обеспечивает мобильность по сравнению с LTE-M., который также поддерживает голос. Это LTE-M для «абсолютно бесшовной мобильности». NB-IoT по-прежнему можно использовать для мобильных устройств и устройств.; как мы иногда слышим, это просто ограничено. Приложения NB-IoT реального времени с трекерами, приложения для совместного использования велосипедов, экологические приложения с мобильными компонентами, но с низкой пропускной способностью, и интеллектуальная логистика — вот несколько примеров. Основные средства, например, интеллектуальные счетчики или терминалы в торговых точках, часто, но не исключительно, используются в NB-IoT.

Энергоэффективность

По сравнению с LTE-M, NB-IoT также более ориентирован на низкое энергопотребление и энергопотребление и имеет потенциальный срок службы батареи более десяти лет..

Проникновение

С NB-IoT, возможна повышенная плотность мощности передачи, поскольку в ней используется один, 200Узкая полоса частот КГц или 180 КГц с меньшей полосой пропускания. Повышает возможности глубокого проникновения (и увеличивает общий охват) через LTE-M и другие улучшения. Для внутреннего покрытия, LTE-M тоже работает, хотя NB-IoT превосходит.

Технические подробности покрытия, достигать, и глубина проникновения: Максимальные потери связи для NB-IoT составляют 164 дБ, который представляет собой 20 Улучшение в дБ по сравнению с GPRSссылочный бюджет.

7. В чем разница между LTE и LTE-M

Две рассматриваемые проблемы имеют два решения, рекомендованные 3GPP.: LTE-у (LTE-нелицензионный) и LTE-М (LTE-машина-машина).

Основная цель LTE-u — решить проблему нынешней скорости сети., емкость, и пользовательское оборудование по требованию противоречия. План агрегации несущих требует использования спектра, и поскольку утвержденного спектра недостаточно для удовлетворения этой потребности, R13 предлагает авторизованную альтернативу: использование спектра в качестве основной несущей. Чтобы добиться эффекта агрегации несущих и увеличить скорость и пропускную способность, нелицензированный 5грамм спектр используется в качестве вспомогательной несущей.

Другая альтернатива, в первую очередь для Интернета вещей, это LTE-M, который был предложен в R12 и будет расширен в R13.. Другими словами, Спектр LTE используется для упрощения системы и обеспечения ее совместимости с низким энергопотреблением Интернета вещей., высокая задержка, и плохая производительность.

Предлагаются только две альтернативы для сохранения непоколебимой позиции 3GPP в индустрии беспроводной связи, одновременно адаптируясь к текущей новой тенденции..

8. Каково покрытие сетей LTE?

Факторы, определяющие покрытие

Сигнал в системе LTE может быть разделен на направления восходящей и нисходящей линии связи.. Покрытие восходящей линии связи, или покрытие сигнала, подаваемого терминалом, определяет зону покрытия базовой станции из-за резкого несоответствия мощности передачи сигнала.

Как базовая станция определяет, что она получила сигнал от терминала, затем? SINR, или соотношение сигнал/шум, используется в данном случае в качестве индикации основного сигнала.

Наиболее важным компонентом при определении покрытия является SINR.

Другими словами, SINR принятого сигнала терминала базовой станции удовлетворяет минимальному стандарту. Терминал в данном случае находится на границе покрытия., что соответствует максимальной зоне покрытия.

Факторы, влияющие на SINR

Только базовая станция или пользователь достаточно высоки, чтобы преодолеть кривизну Земли, поскольку планета имеет сферическую форму.. Типичная высота подвешивания антенны базовой станции составляет 30 м, с дальностью покрытия примерно 20 км. Однако, расчет показывает, что если высота базовой станции или терминала 2 км, максимальное расстояние покрытия может быть увеличено примерно до 160 км.

Кстати, Ericsson протестировала LTE с помощью специализированных терминалов на борту самолетов. Однако, установка терминала на воздушном шаре на расстоянии 2 км также очень практично.

Другой вариант — построить базовую станцию ​​на вершине двухкилометровой горы., например, вершина горы Хуаншань, для покрытия 160-километрового региона, почти эквивалентно провинции Чжэцзян.

Тот факт, что есть только одна базовая станция и один пользователь под ней., без помех I и просто шум N, это более важное требование. Поэтому, даже если вы не используете ТА, SINR не ухудшается.

В типичной сети под каждой базовой станцией имеется несколько базовых станций и пользователей.. Механизм ТА должен использоваться для предотвращения помех от соседних пользователей., и его максимальная вычислительная мощность составляет 100 километры, отсюда и появился термин «100 километров».

Расширьте вычислительную мощность ТА

Если вы считаете, что ТП недостаточно, вы также можете узнать из GSM подход к обработке для увеличения вычислительной мощности TA.

9. Какая пропускная способность LTE

LTE-М, многообещающая технология, недавно используемая в железнодорожном транспорте, может использовать только максимальную полосу пропускания 20M между 1785 МГц и 1805 МГц, и левый, и правый диапазоны частот уже используются другими системами связи.. Поэтому, исключение полосы частотной развязки, полезная полоса пропускания, при использовании на земле, всего 15 миллионов или 10 миллионов. Его также необходимо разделить с маслом., электрический, и транспортный сектор. Физические барьеры в отдельных трубах разделяют верхнюю и нижнюю часть подземной части классического метро.. Возможно использование сети из нескольких ячеек, работающих на одной частоте., при этом восходящий и нисходящий поток занимают максимальную полосу пропускания 20M каждый. Поскольку верхняя и нижняя линии имеют общую полосу пропускания 10 или 15 Мбит/с и между ними нет физического разделения., облачный рельс может быть покрыт только одной ячейкой для одного отверстия и двойного пути, аналогично метро, ​​поэтому LTE-M в настоящее время может обрабатывать только системы CBTC и PIS.. Однако, LTE-М имеет собственную кластерную систему, способную заменить систему TETRA, что снижает стоимость.

10. Введение в протокол связи LTE-M

Архитектура протокола LTE

Стек протоколов плоскости пользователя и стек протоколов плоскости управления представляют собой два подмножества стека протоколов радиоинтерфейса системы E-UTRAN.. Физический слой (ФИЗИЧЕСКИЙ), контроль доступа к медиа (MAC), Управление беспроводной связью (РЛЦ), и агрегирование пакетных данных (ПДКП) четыре уровня, которые составляют стек протоколов пользовательской плоскости. На объекте eNode B на стороне сети., эти подслои заканчиваются.

Система LTE делит процесс обработки данных на множество уровней протокола.. Несколько объектов уровня протокола обрабатывают IP-пакеты, используемые для передачи данных по нисходящей линии связи, прежде чем они будут доставлены по радиоинтерфейсу.. Вся архитектура протокола передачи по нисходящей линии связи в сетях LTE показана на изображении выше..

В реальном проекте используются многочисленные методы для наилучшего представления производительности чипа.. Кодирование и декодирование, модуляция и демодуляция, отображение нескольких антенн, и другие операции физического уровня телекоммуникаций выполняются на физическом уровне.. Самый сложный уровень протокола также подвергается наибольшему тестированию продукта.. Он должен взаимодействовать с аппаратным обеспечением и сильно привязан к аппаратному обеспечению..

• MAC-уровень: управляет планированием восходящего и нисходящего потоков, а также повторной передачей HARQ. Повторная передача и планирование могут быть выполнены правильно., и ставка будет указана для всего продукта, то есть суть L2 именно в этом..
• Уровень NAS: обрабатывает передачу информации между UE и MME. Информация о пользователях или элементах управления может быть включена в материал.. Это включает в себя администрирование пользователей, управление безопасностью, и управление сессиями. Уровень AS, который мы называем находящимся за уровнем NAS, прозрачен для eNode B. Как видно на сопроводительном изображении, В eNode B отсутствует этот многоуровневый протокол.; поэтому все сообщения NAS проходят через него.
• Уровень RLC: отвечает за сегментацию данных высокого уровня и связность, обработка повторной передачи, и последовательная передача.
• Уровень RRC: Самый важный протокол сигнализации eNode B, поддержка различных операций между терминалами. Он включает в себя алгоритмы беспроводных ресурсов., которые в широком смысле управляют поведением беспроводной сети в реальных приложениях.
• Уровень PDCP: отвечает за сжатие заголовков, чтобы уменьшить объем битового трафика, который должен транслировать беспроводной интерфейс..

11. Введение частоты LTE

Стандартные организации, созданные 3GPP, которые отвечают за LTE и 5G, LTE-м (Долгосрочная эволюция машин) и NB-IoT (Узкополосный Интернет вещей). Они предоставляют операторам связи возможность использовать существующую мобильную инфраструктуру для облегчения широкого использования IoT-устройства. Они заслуживают доверия и безопасны и могут обеспечить надежный уровень обслуживания, пока они выполняют свою миссию..

Межмашинное взаимодействие (М2М) коммуникация, иногда называемый MTC, включает в себя как NB-IoT, так и MTC. Они могут помочь с внедрением таких программ, как отслеживание активов., мониторинг окружающей среды, и умные города. С начала, операторы связи ранее использовали сети 2G и 3G для конкретных приложений IoT., например, мониторинг автопарка. LTE-M и NB-IoT могут передавать небольшие объемы данных в течение длительных периодов времени., однако, это не то же самое, что устройства IoT. Таким образом, они менее сложны и дороги, чем другие стандарты мобильных телефонов.. Трансформация: Срок службы батареи устройства может длиться до 10 лет из-за сверхнизкого энергопотребления. Из-за этого эти сети часто называют глобальными сетями с низким энергопотреблением. (ЛПВАН).

12. Преимущества технологии LTE

• Технология связи LTE имеет множество преимуществ по сравнению с более ранними технологиями беспроводной связи., включая высокую скорость связи, широкий спектр сети, гибкая связь, мощный функционал терминала, высокий интеллект, хорошая совместимость, дополнительные услуги связи, высокое качество связи, и эффективность высокочастотного диапазона.
• Высокая скорость связи: Пиковая скорость нисходящей линии связи LTE составляет 100 Мбит/с., а пиковая скорость восходящей линии связи составляет 50 Мбит/с., что в несколько раз быстрее, чем система беспроводной связи 3G. Технология связи LTE обеспечивает переменную полосу пропускания, до 20 МГц.
• Высокая спектральная эффективность: По сравнению с системами беспроводной связи 3G, Технология связи LTE значительно повышает эффективность использования спектра за счет агрегации несущих., ОЧМ, и другие технологии. Спектральная эффективность восходящей линии связи может достигать 2.5 бит/с, в то время как спектральная эффективность нисходящей линии связи может достигать 5 бит/с (с.хз).
• Система беспроводной связи LTE основана на коммутации пакетов в общей архитектуре с высокой скоростью передачи данных., низкая задержка, и оптимизация сервисов пакетного домена как основные цели.
• гарантия качества обслуживания: Различные приложения беспроводной связи имеют разные спецификации QoS.. Благодаря жесткому механизму QoS, система беспроводной связи LTE гарантирует качество обслуживания множества услуг, включая услуги реального времени (VoIP) и сетевой серфинг.
• Низкая задержка: В плоскости пользователя, задержка однонаправленной передачи меньше 5 РС. Между плоскостями управления проходит менее 50 мс., переход из состояния сна в активное состояние. Во время миграции, Между состоянием ожидания и активным состоянием проходит менее 100 мс.
• Хорошая сходимость: Сеть нового поколения (СПП) архитектура, какую систему беспроводной связи LTE использует, обеспечивает конвергенцию и сосуществование с WI-FI и другие технологии беспроводной связи, формирование многоуровневой беспроводной сетевой среды. Система беспроводной связи LTE также поддерживает более широкий спектр мобильных услуг., например, мультимедийная информация, видео вызов, широкополосная передача данных, конференц-телевидение, и более. Пользователи могут быстро получить любые необходимые им информационные услуги..
• Высокая степень гибкости: Система беспроводной связи LTE использует сетевую архитектуру, полностью основанную на IP., Архитектура системной сети плоская, и гибкость системы в сети и расширении высока. Технология связи LTE поддерживает парный или непарный спектр и может гибко настраиваться с помощью 1.25 МГц до 20 Полоса пропускания МГц.

13. Где используется LTE? LTE-приложения.

Основное преимущество TE-M — безопасность.. SIM-чип, который может быть интегрирован в печатную плату и подготовлен на заводе для установки ключей и подписей, необходимо для устройства, подключенного к телефону. Эти встроенные ключи нельзя изменить без физического доступа к устройству после их настройки для SIM-карты..

Службу аутентификации и шифрования NSasuiteBaES-256 предлагает модуль безопасности SIM..

LTE-M также выигрывает от поддержания связи даже при отключении питания.. Так как он подключен к сотовой сети, ему не нужна точка доступа (АП), который остается подключенным до тех пор, пока батарея устройства IoT работает нормально.

Из-за этого, сотовая связь IoT широко используется в важнейших областях, включая управление автопарком, охрана дома и офиса, и Энергосистема.