Что такое LTE сеть?

LTE сеть - это поколение мобильной связи, которое характеризуется более высокими скоростями передачи данных. Данные этой сети имеют уникальную архитектуру, благодаря которой и достигаются существенно более высокие показатели не только скорости, но и качества связи. LTE – Long Term Evolution, что в переводе на русский язык означает продолжительная эволюция. Изначально в качестве четвертого поколения связи предпочтение отдавалось технологии WiMAX. Однако благодаря множеству факторов, которые свидетельствовали в пользу технологии LTE, WiMAX была отодвинута на второй план. LTE является наиболее перспективной и активно развивающейся технологией мобильной связи.

Сеть LTE основывается на IP-технологии, а это в свою обеспечивает возможность достижения более высоких скоростей передачи данных. Технология LTE разработана и утверждена международным партнерским объединением 3GPP. LTE не является простым усовершенствованием 3G связи, здесь произошли более глубокие изменения в структуре сети, а также в самой технологии. При этом LTE позволяет более плавно и незаметно для абонента перейти к новому поколению связи – 4G. Технология LTE знаменует переход от систем CDMA (WSDMA) к системам стандарта OFDMA, а также переход от коммутации каналов, к системе коммутации пакетов е2е IP.

Режим сети LTE заключается в применении двух типов радиолиний:

- Первый тип необходим для нисходящих потоков. То есть от базовой станции к мобильному устройству абонента.

- Второй тип радиоканала необходим для восходящих потоков информации. То есть от мобильного устройства абонента к базовой станции.

Такая структура сети LTE позволяет достичь наилучшей оптимизации мобильных соединений в обоих направлениях. А это весьма благоприятно влияет на оптимизацию всей сети в целом и на понижение энергопотребления батареи мобильного устройства.

Принцип работы сети LTE заключается в использовании двух каналов радиолиний. Использование такой структура позволяет повысить скорость передачи данных и улучшить качество связи. Это в свою очередь повышает характеристики сети 4G LTE.

Для осуществления передачи данных от базовой станции к абонентскому устройству (то есть нисходящие потоки радиолиний) используется воздушный интерфейс OFDMA. В отличие от ранее используемых систем CDMA и TDMA, ОFDМА применяет принцип MIMO. Это в свою очередь предоставляет возможность подключать несколько устройств к одной соте, что влечет за собой повышение устойчивости имеющегося подключения. Помимо этого, благодаря такому принципу уменьшаются задержки сигналов. Также благодаря использованию системы OFDMA существенно увеличивается общая пропускная способность установленных соединений. Преимущества системы соединения MIMO можно увидеть на примере Wi-Fi роутеров или сетевых адаптеров. При этом данная технология предоставляет возможность достичь скорости до 600 Мбит/с, в то время, когда подавляющее большинство мобильных устройств работает на максимальной скорости – 300-400 Мбит/с. Таким образом, появляется некоторый запас скорости. Сама технология LTE поддерживает два режима передачи данных:

- FDD – дуплексная передача данных с частотным разделением сигнала. При этом количество каналов в восходящих и нисходящих линиях, в подавляющем большинстве случаев, одинаково.

- TDD – двухсторонняя связь достигается благодаря временному уплотнению каналов передачи и приема на одной несущей частоте. Это обеспечивает оптимальное перераспределение ресурсов линий радиосвязи, выделяя при этом разное количество временных интервалов в нисходящих и восходящих каналах связи.

Наиболее распространенным вариантом передачи данных в наше время является именно FDD технология. В этом случае в момент соединения мобильного устройства с базовой станцией используется две разные частоты для передачи данных, одна из которых используется для нисходящего сигнала, а другая – для восходящего сигнала, и благодаря этому повышается качество связи.

Архитектура сети LTE обладает главным и наиболее значимым достижением – существенное снижение задержек при передаче данных. Можно выделить следующие основные элементы сети стандарта LTE:

- Serving SAE Gatewayили простоServing Gateway(SGW)– обслуживающий шлюз сети LTE. Предназначен для обработки и маршрутизации пакетных данных поступающих из/в подсистему базовых станций. SGW имеет прямое соединение с сетями второго и третьего поколений того же оператора, что упрощает передачу соединения в/из них по причинам ухудшения зоны покрытия, перегрузок и т.п. В SGW нет функции коммутации каналов для голосовых соединений, т.к. в LTE вся информация, включая голос коммутируется и передается с помощью пакетов.

- Public Data Network SAE Gatewayили простоPDN Gateway(PGW)– шлюз к сетям передачи данных других операторов для сети LTE. Основная задача PGW заключается в маршрутизации трафика сети LTE к другим сетям передачи данных, таких как Интернет, а также сетям GSM, UMTS.

- Mobility Management Entity(MME)– узел управления мобильностью сети сотовой связи стандарта LTE. Предназначен для обработки сигнализации, преимущественно связанной с управлением мобильностью абонентов в сети.

- Home Subscriber Server(HSS)– сервер абонентских данных сети сотовой связи стандарта LTE. Представляет собой большую базу данных и предназначен для хранения данных об абонентах. Кроме того, HSS генерирует данные, необходимые для осуществления процедур шифрования, аутентификации и т.п. Сеть LTE может включать один или несколько HSS. Количество HSS зависит от географической структуры сети и числа абонентов.

- Policy and Charging Rules Function(PCRF)– элемент сети сотовой связи стандарта LTE, отвечающий за управление начислением платы за оказанные услуги связи, а также за качество соединений в соответствии с заданными конкретному абоненту характеристиками.