Už aj na Slovensku sa môžu používatelia pravidelne pripájať do mobilných sietí 4. generácie pod označením LTE (Long Term Evolution). LTE ako prvá mobilná sieť dodržuje koncept sietí novej generácie (NGN – Next Generation Networks), kompletne založenom na IP protokole (Internet Protokol). S týmto protokolom sa každodenne stretáva každý, kto sa pripája do internetu alebo privátnych intranetových sietí so známymi IP adresami, pridelenými pre každé zariadenie so sieťovou kartou v sieti.
Koncept NGN je založený na idei použitia rovnakého protokolového základu pre všetky siete, bez ohľadu na to, či sa jedná o mobilných operátorov, verejnú sieť pevných liniek alebo siete káblových operátorov. Táto skutočnosť významne zjednodušuje prenos dát cez tieto (pred nástupom LTE) oddelené prenosové systémy a zároveň zefektívňuje a zlacňuje vstupné náklady pre nových hráčov na trhu. Vďaka tomu nie je potrebné vždy budovať novú sieť, ale využíva sa doterajšia prepojená infraštruktúra za určený poplatok.
LTE sieť v podstate prináša tento koncept do mobilných sietí založených na 2G a 3G. Výrazne rozširuje prenosové kapacity dátovej služby a stáva sa tak reálnym konkurentom pre "tradičných" poskytovateľov internetového pripojenia.
Výstavba LTE siete
Nakoľko technológia LTE využíva iné frekvenčné pásmo než sieť GSM, mobilní operátori si museli nové frekvencie vydražiť. Vysúťažené frekvencie sa nachádzajú v rozmedzí 800, 1800 a 2600 MHz. Kým nižšia frekvencia je vhodnejšia pre lepšie pokrytie menej zaľudnených oblastí (vysielače majú väčší dosah), najvyššia frekvencia zas poskytuje najvyššiu prenosovú rýchlosť (teoretická prenosová rýchlosť pri 2600 MHz dosahuje až 300 Mbit/s, pri 1800 MHz je to 100 Mbit/s).
Rádiová časť siete LTE sa nazýva E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network). Táto časť je primárne zodpovedná za rádiový prenos medzi koncovými zariadeniami s podporou LTE (UE -User Equipment) a jadrom siete zvanom EPC (Evolved Packet Core). Podobne ako pri predchádzajúcich generáciách mobilných sietí, aj tu sa jadro siete skladá zo základňových staníc - vysielačov, v tomto prípade označených ako eNodeB ("node" v angličtine značí "uzol"). Dosiahnutie vysokej prenosovej kapacity je zabezpečené výraznejším redukovaním veľkostí buniek.
Na rozdiel od výkonných základňových staníc v GSM, ktoré sú schopné pokrývať až desiatky kilometrov, technológia LTE vytvára bunky od malých s veľkosťou cca 300 m pre husto zastavané mestské sídla s využitím frekvencie 2600 MHz, až po 1,5 - 2 km veľké bunky pre vidiecke oblasti s frekvenciou 800 MHz. To je hlavný dôvod, prečo sa zatiaľ LTE na Slovensku buduje primárne v mestách. Výstavba relatívne hustej siete na vidieku, pre pár desiatok potenciálnych užívateľov, je dnes pre operátorov nevýhodná.
Doporučenie Release 10 organizácie 3GPP rozlišuje tri typy základňových staníc pre LTE siete. Okrem eNodeB a piko eNodeB pre veľmi malé bunky, sú tu prítomné i malé domáce femtobunky – Home eNodeB, označené ako Relay Node. Femtobunku si môžeme predstaviť ako malý domáci router s vysielacou anténou, ktorý si zákazník napojí na svoje internetové pripojenie a tým pádom zdieľa časť svojej prenosovej kapacity v prospech mobilného operátora (prepojenie je možné pravé vďaka zavedeniu konceptu NGN do mobilných sietí). Mobilný operátor tak môže efektne a za nízke náklady osobitne vykryť vnútro budov. Zákazník naopak môže napríklad dostať výhodnejšiu tarifu "za odmenu", prípadne volanie cez "svoju" femtobunku zadarmo.
Rádiová časť architektúry je zodpovedná za dynamické prideľovanie voľných zdrojov siete a zabezpečenie šifrovania prenosu. Pretože sa jedná v princípe o paketovú sieť, využívajú sa viaceré protokoly známe z "klasického" internetu. Jedným z nich je RTP protokol (Real-Time Protocol), ktorý zabezpečuje prenos hlasu a videa prostredníctvom siete. Princíp prenosu je teda rovnaký, ako pri používaní VoIP (Voice over IP protocol – hlas prenášaný cez IP), teda napríklad pri používaní Skype alebo streamovaní videa. Pred prenosom dochádza k rozdeleniu dátového toku na malé pakety a v každom jednom sa prenáša malá časť hlasového alebo obrazového záznamu, práve za pomoci protokolu RTP.
 | TÉMA: 3G sieť ako nástupca GSM?Vývoj nových mobilných telefónov v poslednej dekáde priniesol aj zmenu správania ich používateľov. Postupne sa telefóny začali deliť na "hlúpe" a "inteligentné" (tzv. smartfóny). Telefonovanie a písanie SMS vytlačila potreba internetového pripojenia. |
LTE architektúra
Susediace základňové stanice sú prepojené rozhraním X2. To slúži na správu a prideľovanie voľných rádiových prostriedkov, prípadne pre výmenu informácií o uskutočnení handoveru (prechodu mobilného zariadenia spod jedného vysielača pod iný), o ktorom môžu rozhodovať samotné eNodeB stanice.
Spoločné vymieňanie informácií medzi susediacimi stanicami zároveň výrazne redukuje nechcený jav inter-cell interference, ktorý má vplyv na prenosovú rýchlosť koncového zariadenia - pokiaľ sa mobilný telefón nachádza na hranici dvoch buniek a obe základňové stanice používajú rovnaký frekvenčný kanál pre komunikáciu s jedným koncovým zariadením, navzájom ovplyvňujú výkon susedného mobilného telefónu. Vďaka výmene informácií medzi susediacimi základňovými stanicami sa situácia priradenia rovnakých zdrojov pre koncové terminály (koncové zariadenia) na hranici buniek eliminuje.
S jadrom siete EPC sú základňové stanice eNodeB prepojené pomocou rozhrania S1. Toto rozhranie je plne kompatibilné s protokolom IP. Opúšťa sa tak princíp signalizačných správ SS7, ktoré mali svoje miesto už pri nasadzovaní digitálnych ústrední a technológie ISDN pri telefónnej sieti pevných liniek. Prvok S-GW slúži ako vstupná brána (angl. Gateway-GW) medzi rádiovou a dátovou časťou, ktorá slúži na pripojenie do verejnej siete internet. Každý vysielač má pridelenú svoju IP adresu, podľa ktorej tento prvok rozdeľuje prichádzajúci dátový tok. Prenos dát zabezpečuje protokol GTP (GPRS Tunneling Protocol) v kombinácií s internetovými protokolmi ako UDP (User Datagram Protocol), pretože RTP paket je prenášaný pomocou UDP počas celého prenosu sieťou a smerovacím protokolom IP. Prvok MME (Mobility Management Entity) obhospodaruje logickú časť jadra starajúcu sa o výmenu a vyhodnocovanie kontrolných riadiacich a signalizačných správ rádiovej časti. Špecifickou poslednou časťou je prvok Donor eNodeB, ktorý prepája femtobunku s jadrom siete.
Ďalším prvkom na zabezpečenie požadovaných prenosových rýchlostí je technológia využívania viacerých antén označovaná ako MIMO (Multiple Input and Multiple Output) - tú možno poznáte aj z Wi-Fi sietí. Táto technológia je založená na princípe viaccestného šírenia, kde súbežne vysiela viac (až 8) antén. Takto dochádza k rozloženiu signálu, ktorý je následne na prijímacej strane opäť zrekonštruovaný.
Rôzne kombinácie počtu vysielacích a prijímacích antén zapríčinili vznik viacerých kategórií koncových mobilných terminálov. V zásade platí, že čím vyššia kategória a podporovaná prenosová rýchlosť, tým väčšia nadobúdacia cena.
Autor je systémový a sieťový administrátor.
Diskusia k článku:
Luca 29.12.2014 - 16:38
U mna pociatocne nadsenie z LTE po par dnoch uplne vyprchalo. Zapnute LTE malo u mna vyrazne negativny vplyv na spotrebu baterie a tiez sa mi znacne zoslabil signal GSM. Toto popisuje vela ludi. Dalsia vec, FUP, pokial operatori nebudu poskytovat programy aspon 100GB mesacne, o cele ich LTE osobne nemam zaujem. Na mobile som siet LTE vypol a idem zase na 3G. Postacuje mi.
bodnar.tom29.12.2014 - 20:02 Trvalý odkaz
Dosach LTE siete v pasme 800 MHz je urcite viac ako 1,5 az 3 km. Maly odsek z wikipedie :
Support for cell sizes from tens of metres radius (femto and picocells) up to 100 km (62 miles) radius macrocells. In the lower frequency bands to be used in rural areas, 5 km (3.1 miles) is the optimal cell size, 30 km (19 miles) having reasonable performance, and up to 100 km cell sizes supported with acceptable performance. In city and urban areas, higher frequency bands (such as 2.6 GHz in EU) are used to support high speed mobile broadband. In this case, cell sizes may be 1 km (0.62 miles) or even less. zdroj wikipedia ,
dalsie : http://www.slideshare.net/yihsuehtsai/long-range-cell-coverage-for-lte
http://ec.europa.eu/digital-agenda/sites/digital-agenda/files/4.pdf
Maximum je 120 km viac v :
http://lteuniversity.com/ask_the_expert/f/59/t/3370.aspx
JaroF29.12.2014 - 21:10 Trvalý odkaz
Dobry den,
Mate pravdu, úpravou formatu sprav, ktoré si vymiena základnova stanica a UE je dosah priblizne 100 km. Rovnako tak ako pri GSM (kde max dosah je cca 35 km) sa na Slovensku s tym stretnete vynimocne alebo zatial obec. Typicky eNodeB pracuje s výkonom od 5 do 40 W schopny obhospodarit 100-300 uzivatelov sučastne. V mestach pokrytie bunky casto neprekracuje 1 km, mimo husto obyvanych casti je to niekolko km. Dolezite je si uvedomit, ze pri velkych vzdialenostiach je narocne aj pre samotne UE udrzovat spojenie so zakladnovou stanicou a jej vykon musi byt dost vysoky. Nepredpokladam, ze sa v blizkej buducnosti u nas dockame, ze nasi operatori zacnu pokryvat male,ale rozlahle dedinky tymito zakladnovymi stanicami. Pokial by ste mali zaujem o presnejsie specifikacie zakladnovych stanic, doporucujem tieto materiali od 3GPP:
http://www.3gpp.org/dynareport/36942.htm
bodnar.tom29.12.2014 - 21:54 Trvalý odkaz
Dobry den,
Podla mna v blizkej buducnosti bude radius v pasme 800 Mhz pasmo/band 20 bezne 10 az 15 km. Podla hustoty osidlenia. V sucasnosti bezi vystavba najma v mestach. V pasme 800, 1800 a 2600 v pripade Telekomu. Aj to len v mestach. Orange primarne pasmo 2600 mesta, paralelne 800 a 1800 v pripade vidieka. I ked 800 a 1800 pasmo sa spusti az buduci rok aj ked uz je naistalovane. O2 primarne buduje v pasmach 800 a 1800. V pripade 1800 nepouziva primarne na GSM ale bude na LTE. SWAN ma len pasmo 1800. Budovat v meste a na vidieku v pasme 800 je problematicke kvoli televiznim vysielacom a na vidieku najma kvoli chybajucej optike. Kedze radio v sucasnoti neda viac ako 1 Gbit/s na jeden hop. A tych skokov je tam viac. Dalsim problemom je ze Polsko a Ukrajina este nemaju aukciu pasma 800 a 2600 pre siete LTE za sebou. Co obmedzuje nasadenie Lte sieti pri ich hraniciach. Co sa tyka dosahu zavisi od zvolenych anten na koncovom zariadeni a vysielaceho vykonu vysielaca. Australska Telstar je zivim prikladom co vedela vyzmykat spolu s Ericssonom z UMTS sieti na frekvencii 850 Mhz a to uz v roku 2005. Doteraz je to najvacia UMTS siet v pasme 850 Mhz, podla rozlohy pokryteho uzemia. Telefony delila na 3 kategorie city, rural a outback podla kvality anteny. Outback telefony mali moznost pripojit externu antenu na auto. U nas sa to zide pri vlakoch, a oblastiach ako zamagurie, orava, kysuce , severovychodne a stredne slovensko. Telekom ma este v zalohe pasmo 31 - 450 a 900/2100. O2 900/2100 MHz. Orange 900/1800/2100.
JaroF29.12.2014 - 23:07 Trvalý odkaz
Moj osobny nazor je, ze sa tak skoro nedockame LTE buniek o velkosti 10 km v mestach, koniec koncov v ani GSM siet, nepouziva takeho velke bunky v mestach. Pekny web s rozlozenim GSM BTS stanic je tento:
http://www.gsmweb.cz/mapa/index.php?go=1&op=all&filter=okres&okres1=OV
Ako uvidite napr,v Ostrave, kde posobim su vzdialenosti medzi BTS niekolko km a rovnako to tak ocakavam s nasadenim LTE. Uz len samotne LTE vytazuje baterie telefonov ovela viac ako 2G/3G a pri velkych vzdialenostiach medzi nim a zakladnovou stanicou, ten vykon telefonu na udrziavanie spojenia musi byt vysoky.