Требования IMT-Advanced
В данной заметке приводится описание требований IMT-Advanced [1], которым должна соответствовать технология LTE Advanced (LTE-A). Передовые международные мобильные телекоммуникационные системы (далее будет использоваться термин IMT-Advanced, International Mobile Telecommunication-Advanced) должны предоставлять доступ к широкому набору телекоммуникационных услуг, включая продвинутые мобильные сервисы. IMT-Advanced системы должны поддерживать широкий диапазон скоростей передачи данных, согласованный с требованиями пользователей. К наиболее значимым свойствам IMT-Advanced систем относятся:
- высокая степень функциональной совместимости по всему миру и в то же время гибкость, чтобы поддерживать широкий набор приложений и услуг с наименьшими затратами
- совместимость услуг с IMT системами и стационарными сетями
- способность межсетевого взаимодействия с другими радиосистемами доступа
- мобильные услуги с высоким качеством
- возможность использования пользовательского оборубования по всему миру
- удобные для пользователя приложения, услуги и оборудование
- возможность всемирного роуминга
- увеличенные пиковые скорости передачи данных, чтобы поддержать передовые услуги и приложения (100 Мбит/с для пользователей с высокой мобильностью и 1 Гбит/с для пользователей с низкой мобильностью [2])
1. Спектральная эффективность на сектор
Спектральная эффективность на сектор определяется как суммарная пропускная способность всех пользователей (количество правильно принятых бит, т.е. количество бит, содержащихся в пакетах данных передаваемых 3-му уровню), разделенная на ширину канала, разделенную на количество секторов. Спектральная эффективность на сектор измеряется в бит/с/Гц/сектор и вычисляется по следующей формуле:
,где χi - количество успешно принятых бит мобильной станицей с номером i (в нисходящем или в восходящем канале); N - количество мобильных станций в системе; M - количество секторов в системе; ω - ширина канала; T - время, за которое было принято χi бит.
В качестве примера укажем максимальные значения спектральной эффективности на сектор, характерные для точки доступа в офисе или дома (т.е. indoor), в нисходящем канале 3 бит/с/Гц/сектор и в восходящем канале 2.25 бит/с/Гц/сектор. И минимальные параметры, характерные для высоко мобильных пользователей (машины, поезда), в нисходящем канале 1.1 бит/с/Гц/сектор и в восходящем канале 0.7 бит/с/Гц/сектор. Приведенные значения определены из предположения, что при нисходящей передаче используется 4 передающие антенны и 2 приемные (4х2), а при восходящей - 2х4. Более подробную информацию можно найти в [3].
2. Пиковая спектральная эффективность
Пиковая спектральная эффективность - это максимальная теоритическая скорость передачи данных (нормированная на ширину канала), т.е. это количество принятых бит в случае канала свободного от ошибок и функционирования одной мобильной станции в системе, для обслуживания которой используется весь имеющийся ресурс (исключая ресурсы, используемые для синхронизации, опорных сигналов и защитные частоты). Минимальные требования для пиковой спектральной эффективности в нисходящем канале 15 бит/с/Гц и в восходящем канале 6.75 бит/с/Гц. Эти значения были определены из предположения, что при нисходящей передаче используется 4 передающие антенны и 4 приемные (4х4), а при восходящей - 2х4.Исходя из приведенных выше значений пиковой спектральной эффективности, можно вычислить теоритическую пиковую пропускную способность. Например, для нисходящего канала с полосой 40 МГц она составляет 600 Мбит/с, а с полосой 100 МГц - 1500 Мбит/с. И соответственно для восходящего канала с полосой 40 МГц - 270 Мбит/с, а с полосой 100 МГц - 675 Мбит/с.
3. Ширина канала
Технология радио доступа (RIT, Radio Interface Technology) должна поддерживать работу с масштабируемой шириной канала, которая может состоять из одного или нескольких частотных диапазонов. При этом ширина канала может достигать 40 МГц включительно. Однако, технологии радио доступа, рассматриваемые как кандидаты для IMT-Advanced систем, могут поддерживать ширину канала вплоть до 100 МГц.4. Спектральная эффективность на границе сектора
Спектральная эффективность для мобильной станции, находящейся на границе сектора, определяется как количество правильно принятых бит (данных на уровне 3) за определенное время, разделенное на ширину канала, и измеряется в бит/с/Гц. И вычисляется по следующей формуле:
,где χi - количество успешно принятых бит мобильной станицей с номером i (в нисходящем или в восходящем канале); ω - ширина канала; Ti - время, за которое было принято χi бит.
В качестве требования к спектральной эффективности мобильной станции, находящейся на границе сектора, используется значение интегральной функции распределения, нормированной к пропускной способности (χ/T), в точке 5%. Например, требования к спектральной эффективности мобильной станции, находящейся на границе сектора, для точки доступа в офисе или дома составляют 0.1 бит/с/Гц для нисходящего канала и 0.07 бит/с/Гц для восходящего. А для высоко мобильных пользователей - 0.04 и 0.015 бит/с/Гц. Данные значения предполагают конфигурацию 4х2 при нисходящей передаче и 2х4 при восходящей.
5. Задержка
5.1 Плоскость управления
Как правило, требования к задержке в плоскости управления задаются на время перехода мобильной станции из одного состояния в другое (например из idle в active). Согласно требованиям ITU время перехода из режима idle в активный режим должно быть меньше 100 мс (не учитывая задержку нисходящей передачи paging сообщений и задержку сигнализации в проводной сети).5.2 Передача пользовательских данных
Задержка передачи пользовательских данных определяется как период времени между моментом, когда пакет данных доступен на IP уровне на пользовательском терминале/базовой станции, и моментом, когда этот же пакет доступен на IP уровне на базовой станции/пользовательском терминале. Данный период времени включает в себе передачу всей необходимой контрольной информации. При этом предполагается, что пользовательский терминал находится в активном состоянии. IMT-Advanced системы должны обеспечивать задержку передачи данных меньше, чем 10 мс в условиях незагруженной системы (т.е. в сети только один пользователь, который имеет одно соединение) при передаче малых IP пакетов (присутствует только IP заголовок). Данное требование относится как к нисходящему, так и к восходящему каналу.6. Мобильность
Определены следующие классы мобильности:- Стационарный: 0 км/ч
- Пешеход: до 10 км/ч
- Автомобиль: от 10 до 120 км/ч
- Высоко скоростные автомобили/поезда: от 120 до 350 км/ч
7. Хэндовер (handover)
Время прерывания на хэндовер (смену обслуживающей базовой станции) определяется как период времени, в течение которого мобильная станция не может обмениваться пользовательскими данными ни с одной базовой станицей. При определении требований к времени прерывания на хэндовер взаимодействие с базовой сетью (core network, та часть сети, которая находится за базовой станцией) не учитывается, т.е. предполагается, что это время равно 0. Кроме этого предполагается, что вся необходимая информация о целевой базовой станции (той, на которую осуществляется переход) известна во время начала хэндовера. Ниже приводятся требования к времени выполнения хэндовера в зависимости от его типа.- Одинаковые частоты (intra-frequency): 27.5 мс
- Разные частоты (inter-frequency). Внутри одной и той же полосы частот (band): 40 мс. Между разными полосами частот: 60 мс.
8. Количество VoIP звонков
Предполагается, что скорость VoIP звонка составляет 12.2 Кбит/с, а фактор активности - 50%. При передаче VoIP данных не менее 98% пакетов должны передаваться с задержкой не более 50 мс. Количество VoIP звонков для точки доступа в офисе или дома должно достигать 50 звонков/сектор/МГц.Ссылки по теме
[1] Report ITU-R M.3134, Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface(s)[2] Recommendation ITU-R M.1645
[3] Report ITU-R M.2135
Если вы не нашли интересующую вас информацию по LTE/LTE-A в этой статье, напишите мне об этом письмо на alexey.anisimov86@gmail.com. Я постараюсь ее добавить в кратчайшие сроки.