Tehnologia și Arhitectura Rețelei LTE

INTRODUCERE

Comunicațiile mobile au cunoscut o dezvoltare explozivă în ultimii ani, pătrunzînd în cele mai diverse domenii și cuprinzînd tot mai multe tehnologii. Rețelele wireless completează și chiar înlocuiesc rețelele cablate în multe locuințe și birouri. În completarea rețelelor wireless vin rețelele de telefonie mobilă care oferă rate de transfer comparabile cu rețelele wireless, dar cu avantajul unei acoperiri mai mari.

Industria de telecomunicați se confruntă cu apariția unui număr larg de tehnologii competitive și performante. În scopul de a rămîne competititv pe termen lung, 3GPP (Third Generation Partnership Project) a inițiat o activitate a dezvoltării de lungă durată a rețelelor universale terestre de radio acces. Soluția 3GPP este LTE (Long Term Evolution), care reprezintă un sistem de bandă largă (lucrînd în atît în diapazonul sub 5 MHz, cît și ajungînd la valorile benzii de 20 MHz). Pentru a oferi operatorilor o flexibilitate crescîndă în implementarea rețelei, acest sistem permite realizarea pe baza diferitor principii de divizare a semnalului, de frecvență – FDD (Frequency Division Duplex) și de timp – TDD (Time Division Duplex). Dacă în sistemele 2G și 3G principalul accent se pune pe traficul de voce, iar traficul de date venind ca un supliment, atunci LTE este unul din primele standarde care a fost dezvoltat anume pentru traficul de date. Una din cerințele către LTE rămîne a fi menținerea vitezelor de vîrf a traficului de date, care să ajungă pînă la 100 Mbps. Mai mult ca atît, timpul răspunsului la trimiterea pachetelor scurte de date spre RAN (Radio Acces Network) trebuie să nu depășească 10 msec. Aceasta semnifică faptul că tehnologia LTE, mai mult decît orice altă tehnologie, răspunde la cerințele esențiale impuse pentru sistemele 4G.

Rețelele de viitor trebuie să fie utilizate nu numai pentru comunicații, dar și pentru transmiterea datelor video, TV mobil, muzică, Internet de viteză înaltă și calitate superioară a transmiterii. Anume cu acest scop, în cadrul proiectului 3GPP (3G Partnership Project) a fost elaborată tehnologia LTE.

TEHNOLOGIA ȘI ARHITECTURA REȚELEI LTE

1.1 Scurt istoric

Dezvoltarea intensă a comunicaţiilor mobile se realizează doar după apariţia circuitelor integrate şi miniaturizarea realizată în domeniul componentelor, deci după crearea condiţiilor de miniaturizare a echipamentelor şi după realizarea unor surse de alimentare fiabile şi cu dimensiuni relativ reduse.

Pentru realizarea unor reţele de dimensiuni mari, cu mulţi utilizatori, având la dispoziţie o bandă de frecvenţe limitată, s-a trecut la folosirea acoperirii celulare.

Sistemele celulare de comunicaţii mobile au fost dezvoltate, până în prezent, în trei generaţii distincte:

- Generaţia 1 (1G), destinată să ofere un singur serviciu, cel vocal, şi a apărut cu începere din 1980. Erau sisteme cu prelucrarea analogică a semnalului, funcţionând în benzile de 450 MHz sau de 800-900 MHz. În prezent sistemele de generaţia 1 sunt la finalul carierei, fiind scoase din exploatare în multe dintre ţările în care au funcţionat.

- Generaţia 2 (2G), a fost iniţial destinată să ofere servicii vocale, având în acelaşi timp şi o capacitate limitată pentru serviciile de transmisii de date, cu viteză relativ redusă. Sunt sisteme cu prelucrare digitală a semnalului, cu funcţionare în benzile de 900 MHz şi 1800 MHz. Ca exemple de astfel de sisteme sunt GSM, D-AMPS etc. Primele sisteme GSM au fost introduse în exploatare în 1991. Sistemele 2G sunt în prezent la apogeul dezvoltării lor. Prin folosirea transmisiei cu pachete de date, prin procedeul GPRS, viteza de transmisie a datelor poate fi de până la 172 kbit/s (prin comparaţie cu viteza de 14,4 kbit/s oferită în faza 1 de dezvoltare). Devine astfel posibilă realizarea unor transmisii de tip multimedia.

- Generaţia 3 (3G) oferă viteze de transmisie sporită, de până la 2 Mbit/s (în unele variante până la 8 Mbit/s) şi prezintă posibilităţi multiple pentru servicii multimedia de calitate şi pentru operare în medii diferite. Sunt sisteme cu prelucrarea digitală a semnalului, ce fncţionează în banda de 2 GHz. Exemple de asemenea sisteme sunt WCDMA şi D/CDMA, ambele în varianta europeană pentru interfaţa UTRA, WCDMA în varianta japoneză, CDMA2000 (S.U.A) etc. La nivel mondial, 3G este desemnat şi ca IMT-2000. Iar varianta dezvoltată în Europa este denumită UMTS.

Introducerea în exploatarea a primelor sisteme 3G a fost realizata în 2001-2002, fiind deci la începutul evoluţiei. La baza dezvoltării 3G se află sistemele 2G. Astfel, GSM în variantele 2 şi 2+ vor fi treptat integrate în 3G, dezvoltarea UTRA fiind realizată tocmai pornind de la interfaţa GSM. Între diferitele sisteme 3G se încearcă, în prezent, realizarea unei compatibilităţi cât mai bune.

Sintetic, evoluţia tehnică în concepţia sistemelor celulare până în prezent, este expusă în figura 1.1.1, iar cea în timp în figura 1.1.2.