คู่มือฉบับย่อสำหรับ LTE
LTE ย่อมาจาก Long Term Evolutionและเริ่มต้นเป็นโครงการในปี 2547 โดยหน่วยงานโทรคมนาคมที่เรียกว่า Third Generation Partnership Project (3GPP) SAE (System Architecture Evolution) เป็นวิวัฒนาการที่สอดคล้องกันของวิวัฒนาการเครือข่ายหลักของแพ็กเก็ต GPRS / 3G คำว่า LTE มักใช้เพื่อแสดงทั้ง LTE และ SAE
LTE พัฒนามาจากระบบ 3GPP รุ่นก่อนหน้าที่เรียกว่า Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) ซึ่งพัฒนามาจาก Global System for Mobile Communications (GSM) แม้แต่ข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องยังเป็นที่รู้จักกันอย่างเป็นทางการว่าการเข้าถึงวิทยุภาคพื้นดิน UMTS (E-UTRA) ที่พัฒนาขึ้นและพัฒนาเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุภาคพื้นดิน UMTS (E-UTRAN) LTE เวอร์ชันแรกได้รับการบันทึกไว้ในรุ่น 8 ของข้อกำหนด 3GPP
การใช้ข้อมูลมือถือที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและการเกิดขึ้นของแอพพลิเคชั่นใหม่ ๆ เช่น MMOG (Multimedia Online Gaming), ทีวีบนมือถือ, เว็บ 2.0, เนื้อหาสตรีมมิ่งได้กระตุ้นให้โครงการ 3rd Generation Partnership (3GPP) ทำงานใน Long-Term Evolution (LTE) กำลังก้าวไปสู่มือถือรุ่นที่สี่
เป้าหมายหลักของ LTE คือการให้อัตราข้อมูลที่สูงความหน่วงต่ำและเทคโนโลยีการเข้าถึงแพ็กเก็ตที่ปรับให้เหมาะสมซึ่งรองรับการปรับใช้แบนด์วิดท์ที่ยืดหยุ่น ในเวลาเดียวกันสถาปัตยกรรมเครือข่ายได้รับการออกแบบโดยมีเป้าหมายเพื่อรองรับการรับส่งข้อมูลแบบสลับแพ็กเก็ตด้วยความคล่องตัวที่ราบรื่นและคุณภาพการบริการที่ดีเยี่ยม
วิวัฒนาการ LTE
| ปี | เหตุการณ์ |
|---|---|
| มี.ค. 2543 | รุ่น 99 - UMTS / WCDMA |
| มี.ค. 2545 | รีเล 5 - HSDPA |
| มี.ค. 2548 | Rel 6 - HSUPA |
| ปี 2550 | Rel 7 - DL MIMO, IMS (ระบบย่อย IP มัลติมีเดีย) |
| พฤศจิกายน 2547 | เริ่มงานตามข้อกำหนด LTE |
| มกราคม 2551 | ข้อมูลจำเพาะสรุปและได้รับการอนุมัติด้วยรีลีส 8 |
| พ.ศ. 2553 | กำหนดเป้าหมายการปรับใช้ครั้งแรก |
ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับ LTE
LTE เป็นเทคโนโลยีที่สืบทอดมาไม่เพียง แต่ของ UMTS แต่ยังรวมถึง CDMA 2000 ด้วย
LTE มีความสำคัญเนื่องจากจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้ถึง 50 เท่าและประสิทธิภาพของสเปกตรัมที่ดีขึ้นมากสำหรับเครือข่ายเซลลูลาร์
LTE เปิดตัวเพื่อรับอัตราข้อมูลที่สูงขึ้น, ดาวน์ลิงค์สูงสุด 300Mbps และอัปลิงค์สูงสุด 75 Mbps ในผู้ให้บริการ 20MHz อัตราข้อมูลที่สูงกว่า 300Mbps สามารถทำได้ภายใต้เงื่อนไขสัญญาณที่ดีมาก
LTE เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะอย่างยิ่งในการรองรับอัตราวันที่ที่สูงสำหรับบริการต่างๆเช่น Voice over IP (VOIP) การสตรีมมัลติมีเดียการประชุมทางวิดีโอหรือแม้แต่โมเด็มเซลลูลาร์ความเร็วสูง
LTE ใช้ทั้งโหมด Time Division Duplex (TDD) และ Frequency Division Duplex (FDD) ใน FDD อัปลิงค์และการส่งดาวน์ลิงค์ใช้ความถี่ที่แตกต่างกันในขณะที่ใน TDD ทั้งอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์ใช้พาหะเดียวกันและแยกออกเป็นเวลา
LTE รองรับแบนด์วิดท์ของผู้ให้บริการที่ยืดหยุ่นตั้งแต่ 1.4 MHz ถึง 20 MHz รวมทั้ง FDD และ TDD LTE ได้รับการออกแบบให้มีแบนด์วิดท์ของผู้ให้บริการที่ปรับขนาดได้ตั้งแต่ 1.4 MHz ถึง 20 MHz ซึ่งแบนด์วิดท์ที่ใช้นั้นขึ้นอยู่กับคลื่นความถี่และจำนวนคลื่นความถี่ที่ใช้ได้กับผู้ให้บริการเครือข่าย
อุปกรณ์ LTE ทั้งหมดต้องรองรับการส่งสัญญาณ (MIMO) Multiple Input Multiple Output ซึ่งทำให้สถานีฐานสามารถส่งข้อมูลหลายสตรีมผ่านผู้ให้บริการรายเดียวกันได้ในเวลาเดียวกัน
อินเทอร์เฟซทั้งหมดระหว่างโหนดเครือข่ายใน LTE เป็นแบบ IP รวมถึงการเชื่อมต่อ backhaul ไปยังสถานีฐานวิทยุ นี่เป็นการทำให้ง่ายขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีก่อนหน้านี้ที่เริ่มต้นโดยใช้ E1 / T1, ATM และลิงก์รีเลย์เฟรมโดยส่วนใหญ่เป็นแบบแคบและมีราคาแพง
กลไกคุณภาพการบริการ (QoS) ได้รับการกำหนดมาตรฐานในอินเทอร์เฟซทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าข้อกำหนดของการโทรด้วยเสียงสำหรับความล่าช้าและแบนด์วิดท์คงที่ยังคงสามารถทำได้เมื่อถึงขีด จำกัด ความจุ
ทำงานร่วมกับระบบ GSM / EDGE / UMTS โดยใช้คลื่นความถี่ 2G และ 3G ที่มีอยู่และคลื่นความถี่ใหม่ รองรับการส่งต่อและโรมมิ่งไปยังเครือข่ายมือถือที่มีอยู่
ข้อดีของ LTE
High throughput:อัตราข้อมูลสูงสามารถทำได้ทั้งในดาวน์ลิงค์และอัปลิงค์ ทำให้ปริมาณงานสูง
Low latency: เวลาที่ต้องใช้ในการเชื่อมต่อกับเครือข่ายอยู่ในช่วงไม่กี่ร้อยมิลลิวินาทีและตอนนี้คุณสามารถป้อนและออกจากสถานะการประหยัดพลังงานได้อย่างรวดเร็ว
FDD and TDD in the same platform: Frequency Division Duplex (FDD) และ Time Division Duplex (TDD) ทั้งสองรูปแบบสามารถใช้บนแพลตฟอร์มเดียวกันได้
Superior end-user experience:การส่งสัญญาณที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการสร้างการเชื่อมต่อและส่วนต่อประสานทางอากาศอื่น ๆ และขั้นตอนการจัดการการเคลื่อนที่ได้ปรับปรุงประสบการณ์ของผู้ใช้ให้ดียิ่งขึ้น เวลาในการตอบสนองลดลง (เหลือ 10 ms) เพื่อประสบการณ์การใช้งานที่ดีขึ้น
Seamless Connection: LTE จะรองรับการเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีอยู่เช่น GSM, CDMA และ WCDMA อย่างราบรื่น
Plug and play:ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องติดตั้งไดรเวอร์สำหรับอุปกรณ์ด้วยตนเอง แต่ระบบจะจดจำอุปกรณ์โดยอัตโนมัติให้โหลดไดรเวอร์ใหม่สำหรับฮาร์ดแวร์หากจำเป็นและเริ่มทำงานกับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อใหม่
Simple architecture: เนื่องจาก Simple architecture ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ (OPEX)
LTE - QoS
รองรับสถาปัตยกรรม LTE hard QoS,ด้วยคุณภาพการบริการแบบ end-to-end และอัตราบิตที่รับประกัน (GBR) สำหรับผู้ถือวิทยุ เช่นเดียวกับอีเทอร์เน็ตและอินเทอร์เน็ตมี QoS ประเภทต่างๆเช่นระดับต่างๆของ QoS สามารถใช้กับปริมาณการใช้งาน LTE สำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ เนื่องจาก LTE MAC ถูกกำหนดเวลาไว้อย่างสมบูรณ์ QoS จึงเหมาะสมอย่างเป็นธรรมชาติ
ผู้ให้บริการ Evolved Packet System (EPS) ให้การติดต่อแบบหนึ่งต่อหนึ่งกับผู้ถือวิทยุ RLC และให้การสนับสนุน Traffic Flow Templates (TFT) ผู้ถือ EPS มีสี่ประเภท:
GBR Bearer ทรัพยากรที่จัดสรรอย่างถาวรโดยการควบคุมการรับเข้า
Non-GBR Bearer ไม่มีการควบคุมการรับเข้า
Dedicated Bearer ที่เกี่ยวข้องกับ TFT เฉพาะ (GBR หรือไม่ใช่ GBR)
Default Bearer ไม่ใช่ GBR catch-all สำหรับการรับส่งข้อมูลที่ไม่ได้กำหนด
ส่วนนี้จะสรุปพารามิเตอร์พื้นฐานของ LTE:
| พารามิเตอร์ | คำอธิบาย |
|---|---|
| ช่วงความถี่ | แถบ UMTS FDD และแถบ TDD ที่กำหนดไว้ใน 36.101 (v860) ตารางที่ 5.5.1 ที่ระบุด้านล่าง |
| การดูสองหน้า | FDD, TDD, Half-duplex FDD |
| การเข้ารหัสช่อง | รหัสเทอร์โบ |
| ความคล่องตัว | 350 กม. / ชม |
| แบนด์วิดท์ช่องสัญญาณ (MHz) |
|
| การกำหนดค่าแบนด์วิธการส่ง NRB: (1 บล็อกทรัพยากร = 180kHz ใน 1ms TTI) |
|
| รูปแบบการมอดูเลต | UL: QPSK, 16QAM, 64QAM (อุปกรณ์เสริม) DL: QPSK, 16QAM, 64QAM |
| รูปแบบการเข้าถึงหลายรายการ | UL: SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) รองรับ 50Mbps + (สเปกตรัม 20MHz) DL: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) รองรับ 100Mbps + (สเปกตรัม 20MHz) |
| เทคโนโลยี Multi-Antenna | UL: MIMO สำหรับการทำงานร่วมกันของผู้ใช้หลายคน DL: TxAA, มัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่, CDD, อาร์เรย์ 4x4 สูงสุด |
| อัตราข้อมูลสูงสุดใน LTE | UL: 75Mbps (แบนด์วิดท์ 20MHz) DL: 150Mbps (UE หมวด 4, 2x2 MIMO, แบนด์วิดท์ 20MHz) DL: 300Mbps (UE หมวด 5, 4x4 MIMO, แบนด์วิดท์ 20MHz) |
MIMO (หลายอินพุตหลายเอาต์พุต) |
UL: 1 x 2, 1 x 4 DL: 2 x 2, 4 x 2, 4 x 4 |
| ความครอบคลุม | 5 - 100 กม. โดยมีการย่อยสลายเล็กน้อยหลังจาก 30 กม |
| QoS | E2E QOS ช่วยให้สามารถจัดลำดับความสำคัญของบริการระดับต่างๆ |
| เวลาแฝง | เวลาแฝงของผู้ใช้ปลายทาง <10mS |
แถบปฏิบัติการ E-UTRA
ต่อไปนี้เป็นตารางสำหรับแถบความถี่ปฏิบัติการ E-UTRA ที่นำมาจาก LTE Sepecification 36.101 (v860) ตารางที่ 5.5.1:
สถาปัตยกรรมเครือข่ายระดับสูงของ LTE ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วนดังต่อไปนี้:
อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE)
เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุภาคพื้นดิน UMTS ที่พัฒนาแล้ว (E-UTRAN)
Evolved Packet Core (EPC)
แกนแพ็คเก็ตที่พัฒนาแล้วจะสื่อสารกับเครือข่ายข้อมูลแพ็คเก็ตในโลกภายนอกเช่นอินเทอร์เน็ตเครือข่ายองค์กรส่วนตัวหรือระบบย่อย IP มัลติมีเดีย อินเทอร์เฟซระหว่างส่วนต่างๆของระบบแสดงเป็น Uu, S1 และ SGi ดังที่แสดงด้านล่าง:
อุปกรณ์ผู้ใช้ (UE)
สถาปัตยกรรมภายในของอุปกรณ์ผู้ใช้สำหรับ LTE นั้นเหมือนกับที่ใช้โดย UMTS และ GSM ซึ่งจริงๆแล้วเป็นอุปกรณ์เคลื่อนที่ (ME) อุปกรณ์เคลื่อนที่ประกอบด้วยโมดูลที่สำคัญดังต่อไปนี้:
Mobile Termination (MT) : สิ่งนี้จัดการกับฟังก์ชันการสื่อสารทั้งหมด
Terminal Equipment (TE) : สิ่งนี้จะยุติสตรีมข้อมูล
Universal Integrated Circuit Card (UICC): เรียกอีกอย่างว่าซิมการ์ดสำหรับอุปกรณ์ LTE เรียกใช้แอปพลิเคชันที่เรียกว่า Universal Subscriber Identity Module (USIM)
ก USIMจัดเก็บข้อมูลเฉพาะของผู้ใช้คล้ายกับซิมการ์ด 3G ซึ่งจะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับหมายเลขโทรศัพท์ของผู้ใช้ข้อมูลประจำตัวเครือข่ายในบ้านและคีย์ความปลอดภัยเป็นต้น
E-UTRAN (เครือข่ายการเข้าถึง)
สถาปัตยกรรมของ UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) ที่พัฒนาแล้วได้แสดงไว้ด้านล่าง
E-UTRAN จัดการการสื่อสารทางวิทยุระหว่างโทรศัพท์มือถือและแกนแพ็คเก็ตที่พัฒนาขึ้นและมีเพียงส่วนประกอบเดียวคือสถานีฐานที่พัฒนาแล้วเรียกว่า eNodeB หรือ eNB. eNB แต่ละเครื่องเป็นสถานีฐานที่ควบคุมโทรศัพท์มือถือในเซลล์หนึ่งเซลล์ขึ้นไป สถานีฐานที่สื่อสารกับมือถือเรียกว่า eNB ที่ให้บริการ
LTE Mobile สื่อสารกับสถานีฐานเพียงสถานีเดียวและทีละเซลล์และมีฟังก์ชันหลักสองอย่างที่รองรับโดย eNB:
eNB ส่งและรับการส่งสัญญาณวิทยุไปยังโทรศัพท์มือถือทั้งหมดโดยใช้ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณอนาล็อกและดิจิตอลของอินเตอร์เฟสอากาศ LTE
eNB ควบคุมการทำงานระดับต่ำของโทรศัพท์มือถือทั้งหมดโดยการส่งข้อความการส่งสัญญาณเช่นคำสั่งส่งมอบ
eNB แต่ละตัวเชื่อมต่อกับ EPC โดยใช้อินเทอร์เฟซ S1 และยังสามารถเชื่อมต่อกับสถานีฐานใกล้เคียงได้โดยใช้อินเทอร์เฟซ X2 ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณและการส่งต่อแพ็กเก็ตในระหว่างการส่งมอบ
บ้าน eNB (HeNB) คือสถานีฐานที่ผู้ใช้ซื้อมาเพื่อให้ครอบคลุม femtocell ภายในบ้าน eNB ที่บ้านอยู่ในกลุ่มสมาชิกแบบปิด (CSG) และสามารถเข้าถึงได้โดยโทรศัพท์มือถือที่มี USIM ซึ่งเป็นของกลุ่มสมาชิกแบบปิด
Evolved Packet Core (EPC) (เครือข่ายหลัก)
สถาปัตยกรรมของ Evolved Packet Core (EPC) แสดงไว้ด้านล่าง มีส่วนประกอบอีกสองสามอย่างที่ไม่ได้แสดงไว้ในแผนภาพเพื่อให้ง่าย ส่วนประกอบเหล่านี้เหมือนกับระบบเตือนแผ่นดินไหวและสึนามิ (ETWS) ทะเบียนข้อมูลประจำตัวอุปกรณ์ (EIR) และฟังก์ชันกฎการควบคุมนโยบายและการชาร์จ (PCRF)
ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้น ๆ ของแต่ละองค์ประกอบที่แสดงในสถาปัตยกรรมข้างต้น:
ส่วนประกอบ Home Subscriber Server (HSS) ได้รับการส่งต่อจาก UMTS และ GSM และเป็นฐานข้อมูลกลางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับสมาชิกของผู้ให้บริการเครือข่ายทั้งหมด
Packet Data Network (PDN) Gateway (P-GW) สื่อสารกับโลกภายนอกเช่น เครือข่ายข้อมูลแพ็คเก็ต PDN โดยใช้อินเตอร์เฟส SGi เครือข่ายข้อมูลแพ็คเก็ตแต่ละเครือข่ายถูกระบุโดยชื่อจุดเชื่อมต่อ (APN) เกตเวย์ PDN มีบทบาทเช่นเดียวกับโหนดสนับสนุน GPRS (GGSN) และโหนดสนับสนุน GPRS (SGSN) ที่ให้บริการกับ UMTS และ GSM
เกตเวย์ที่ให้บริการ (S-GW) ทำหน้าที่เป็นเราเตอร์และส่งต่อข้อมูลระหว่างสถานีฐานและเกตเวย์ PDN
เอนทิตีการจัดการการเคลื่อนที่ (MME) ควบคุมการทำงานระดับสูงของอุปกรณ์เคลื่อนที่โดยใช้วิธีการส่งสัญญาณและ Home Subscriber Server (HSS)
ฟังก์ชันกฎการควบคุมนโยบายและการเรียกเก็บเงิน (PCRF) เป็นส่วนประกอบที่ไม่ได้แสดงในแผนภาพด้านบน แต่มีหน้าที่รับผิดชอบในการตัดสินใจควบคุมนโยบายตลอดจนควบคุมฟังก์ชันการเรียกเก็บเงินตามโฟลว์ในฟังก์ชันการบังคับใช้การควบคุมนโยบาย ( PCEF) ซึ่งอยู่ใน P-GW
อินเทอร์เฟซระหว่างเกตเวย์ที่ให้บริการและ PDN เรียกว่า S5 / S8 สิ่งนี้มีการใช้งานสองแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยกล่าวคือ S5 หากอุปกรณ์ทั้งสองอยู่ในเครือข่ายเดียวกันและ S8 หากอยู่ในเครือข่ายที่แตกต่างกัน
การแบ่งหน้าที่ระหว่าง E-UTRAN และ EPC
แผนภาพต่อไปนี้แสดงการแยกการทำงานระหว่าง E-UTRAN และ EPC สำหรับเครือข่าย LTE:
2G / 3G เทียบกับ LTE
ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบองค์ประกอบเครือข่ายและโปรโตคอลการส่งสัญญาณที่สำคัญต่างๆที่ใช้ใน 2G / 3G abd LTE
| 2G / 3G | LTE |
|---|---|
| GERAN และ UTRAN | E-UTRAN |
| SGSN / PDSN-FA | S-GW |
| GGSN / PDSN-HA | PDN-GW |
| HLR / AAA | ไฮสปีด |
| VLR | MME |
| SS7-MAP / ANSI-41 / RADIUS | เส้นผ่านศูนย์กลาง |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง GTPc-v0 และ v1.0 | GTPc-v2.0 |
| MIP | PMIP |
เครือข่ายที่ดำเนินการโดยผู้ให้บริการรายหนึ่งในประเทศหนึ่งเรียกว่า Public Land Mobile Network (PLMN) และเมื่อผู้ใช้ที่สมัครใช้บริการ PLMN ของผู้ให้บริการระบบจะมีข้อความว่า Home-PLMN แต่การโรมมิ่งอนุญาตให้ผู้ใช้ย้ายออกนอกเครือข่ายในบ้านและใช้ทรัพยากร จากเครือข่ายของผู้ให้บริการรายอื่น เครือข่ายอื่นนี้เรียกว่า Visited-PLMN
ผู้ใช้โรมมิ่งเชื่อมต่อกับ E-UTRAN, MME และ S-GW ของเครือข่าย LTE ที่เยี่ยมชม อย่างไรก็ตาม LTE / SAE อนุญาตให้ใช้ P-GW ของเครือข่ายที่เยี่ยมชมหรือเครือข่ายในบ้านได้ดังที่แสดงในด้านล่าง:
P-GW ของเครือข่ายภายในบ้านช่วยให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงบริการของผู้ให้บริการภายในบ้านได้แม้ว่าจะอยู่ในเครือข่ายที่เยี่ยมชมก็ตาม P-GW ในเครือข่ายที่เยี่ยมชมช่วยให้ "การฝ่าวงล้อมภายใน" ไปยังอินเทอร์เน็ตในเครือข่ายที่เยี่ยมชม
อินเทอร์เฟซระหว่างเกตเวย์ที่ให้บริการและ PDN เรียกว่า S5 / S8 สิ่งนี้มีการใช้งานสองแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยกล่าวคือ S5 หากอุปกรณ์ทั้งสองอยู่ในเครือข่ายเดียวกันและ S8 หากอยู่ในเครือข่ายที่แตกต่างกัน สำหรับโทรศัพท์มือถือที่ไม่ได้โรมมิ่งเกตเวย์การให้บริการและ PDN สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์เครื่องเดียวเพื่อให้อินเทอร์เฟซ S5 / S8 หายไปโดยสิ้นเชิง
การชาร์จ LTE โรมมิ่ง
ความซับซ้อนของกลไกการชาร์จใหม่ที่จำเป็นเพื่อรองรับการโรมมิ่ง 4G นั้นมีมากมายมากกว่าในสภาพแวดล้อม 3G คำไม่กี่คำเกี่ยวกับการชาร์จทั้งแบบเติมเงินและแบบชำระภายหลังสำหรับการโรมมิ่ง LTE มีอยู่ด้านล่าง:
Prepaid Charging- มาตรฐาน CAMEL ซึ่งเปิดใช้บริการแบบเติมเงินใน 3G ไม่รองรับ LTE ดังนั้นข้อมูลลูกค้าแบบเติมเงินจะต้องถูกส่งกลับไปยังเครือข่ายภายในบ้านซึ่งต่างจากการจัดการโดยเครือข่ายที่เยี่ยมชมในพื้นที่ ด้วยเหตุนี้ผู้ปฏิบัติงานจึงต้องพึ่งพาขั้นตอนการบัญชีใหม่เพื่อเข้าถึงข้อมูลลูกค้าแบบเติมเงินเช่นผ่าน P-Gateways ทั้งในสภาพแวดล้อม IMS และที่ไม่ใช่ IMS หรือผ่าน CSCF ในสภาพแวดล้อม IMS
Postpaid Charging- การชาร์จการใช้ข้อมูลรายเดือนจะทำงานใน LTE เช่นเดียวกับใน 3G โดยใช้เวอร์ชัน TAP 3.11 หรือ 3.12 ด้วยการแยกบริการ IMS ในพื้นที่จำเป็นต้องมี TAP 3.12
ตัวดำเนินการไม่มีจำนวนการมองเห็นในกิจกรรมของสมาชิกเท่ากันกับที่พวกเขาทำในสถานการณ์การกำหนดเส้นทางภายในบ้านในกรณีของสถานการณ์การฝ่าวงล้อมภายในเนื่องจากเซสชันข้อมูลสมาชิกจะถูกเก็บไว้ภายในเครือข่ายที่เยี่ยมชม ดังนั้นเพื่อให้ผู้ให้บริการภายในบ้านสามารถเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์ของลูกค้าทั้งแบบชำระล่วงหน้าและแบบรายเดือนได้จะต้องสร้างส่วนต่อประสานเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่างระบบชาร์จและ P-Gateway ของเครือข่ายที่เยี่ยมชม
ในกรณีของสถานการณ์จำลองบริการ ims ภายในเครื่องเครือข่ายที่เยี่ยมชมจะสร้างบันทึกรายละเอียดการโทร (CDR) จาก S-Gateway อย่างไรก็ตาม CDR เหล่านี้ไม่มีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างเซสชันมือถือ TAP 3.12 หรือการส่งข้อความ บันทึกเหตุการณ์สำหรับการใช้บริการ เป็นผลให้ตัวดำเนินการต้องเชื่อมโยง CDR ของเครือข่ายข้อมูลหลักกับ IMS CDR เพื่อสร้างระเบียน TAP
พื้นที่เครือข่าย LTE แบ่งออกเป็นพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกันสามประเภทดังต่อไปนี้:
| SN | พื้นที่และคำอธิบาย |
|---|---|
| 1 | The MME pool areas นี่คือพื้นที่ที่มือถือสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงการให้บริการ MME ทุกพื้นที่พูล MME ถูกควบคุมโดย MME หนึ่งตัวหรือมากกว่าบนเครือข่าย |
| 2 | The S-GW service areas นี่คือพื้นที่ที่ให้บริการโดยเกตเวย์ที่ให้บริการอย่างน้อยหนึ่งรายการ S-GW ซึ่งอุปกรณ์เคลื่อนที่สามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเกตเวย์การให้บริการ |
| 3 | The Tracking areas พื้นที่พูล MME และพื้นที่ให้บริการ S-GW สร้างขึ้นจากหน่วยที่เล็กกว่าและไม่ทับซ้อนกันซึ่งเรียกว่าพื้นที่ติดตาม (TAs) คล้ายกับตำแหน่งและพื้นที่เส้นทางจาก UMTS และ GSM และจะใช้เพื่อติดตามตำแหน่งของโทรศัพท์มือถือที่อยู่ในโหมดสแตนด์บาย |
ดังนั้นเครือข่าย LTE จะประกอบด้วยพื้นที่พูล MME จำนวนมากพื้นที่ให้บริการ S-GW จำนวนมากและพื้นที่ติดตามจำนวนมาก
รหัสเครือข่าย
เครือข่ายจะถูกระบุโดยใช้ Public Land Mobile Network Identity (PLMN-ID) ซึ่งจะมีรหัสประเทศมือถือ (MCC) สามหลักและรหัสเครือข่ายมือถือสองหรือสามหลัก (MNC) ตัวอย่างเช่น Mobile Country Code สำหรับสหราชอาณาจักรคือ 234 ในขณะที่เครือข่ายในสหราชอาณาจักรของ Vodafone ใช้รหัสเครือข่ายมือถือเป็น 15
รหัส MME
MME แต่ละคนมีอัตลักษณ์หลักสามประการ รหัส MME (MMEC) ระบุ MME โดยไม่ซ้ำกันภายในพื้นที่พูลทั้งหมด กลุ่มของ MME ได้รับมอบหมาย MME Group Identity (MMEGI) ซึ่งทำงานร่วมกับ MMEC เพื่อสร้างตัวระบุ MME (MMEI) MMEI ระบุ MME โดยไม่ซ้ำกันภายในเครือข่ายเฉพาะ
หากเรารวม PLMN-ID เข้ากับ MMEI เราก็จะมาถึง Global Unique MME Identifier (GUMMEI) ซึ่งระบุ MME ที่ใดก็ได้ในโลก:
รหัสพื้นที่ติดตาม
แต่ละพื้นที่ติดตามมีตัวตนหลักสองตัว รหัสพื้นที่ติดตาม (TAC) ระบุพื้นที่ติดตามภายในเครือข่ายเฉพาะและหากเรารวมสิ่งนี้กับ PLMN-ID เราก็จะมาถึง Global Unique Tracking Area Identity (TAI)
รหัสเซลล์
แต่ละเซลล์ในเครือข่ายมีตัวตนสามประเภท E-UTRAN cell identity (ECI) ระบุเซลล์ภายในเครือข่ายเฉพาะในขณะที่ E-UTRAN cell global identifier (ECGI) ระบุเซลล์ที่ใดก็ได้ในโลก
เอกลักษณ์ของเซลล์ทางกายภาพซึ่งเป็นตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 503 และแยกแยะเซลล์จากเพื่อนบ้านที่อยู่ติดกัน
รหัสอุปกรณ์เคลื่อนที่
ข้อมูลประจำตัวอุปกรณ์เคลื่อนที่ระหว่างประเทศ (IMEI) เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของอุปกรณ์เคลื่อนที่และ International Mobile Subscriber Identity (IMSI) เป็นเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับ UICC และ USIM
ข้อมูลประจำตัวสมาชิกมือถือชั่วคราว M (M-TMSI) ระบุมือถือไปยัง MME ที่ให้บริการ การเพิ่มรหัส MME ใน M-TMSI จะทำให้ได้ S ชั่วคราว mobile subscriber identity (S-TMSI) ซึ่งระบุโมบายล์ภายในพื้นที่พูล MME
ในที่สุดการเพิ่มข้อมูลประจำตัวของกลุ่ม MME และข้อมูลประจำตัว PLMN ด้วย S-TMSI จะทำให้เกิด Global Unique Temporary Identity (GUTI)
สถาปัตยกรรมโปรโตคอลวิทยุสำหรับ LTE สามารถแยกออกเป็น control plane สถาปัตยกรรมและ user plane สถาปัตยกรรมดังแสดงด้านล่าง:
ที่ด้านระนาบผู้ใช้แอปพลิเคชันจะสร้างแพ็กเก็ตข้อมูลที่ประมวลผลโดยโปรโตคอลเช่น TCP, UDP และ IP ในขณะที่อยู่ในระนาบควบคุมโปรโตคอลการควบคุมทรัพยากรวิทยุ (RRC) จะเขียนข้อความการส่งสัญญาณที่แลกเปลี่ยนระหว่างสถานีฐานและ มือถือ ในทั้งสองกรณีข้อมูลจะถูกประมวลผลโดยโปรโตคอลคอนเวอร์เจนซ์ข้อมูลแพ็กเก็ต (PDCP) โปรโตคอลการควบคุมลิงก์วิทยุ (RLC) และโปรโตคอลควบคุมการเข้าถึงปานกลาง (MAC) ก่อนที่จะส่งผ่านไปยังเลเยอร์ทางกายภาพสำหรับการส่ง
ผู้ใช้เครื่องบิน
สแต็กโปรโตคอลระนาบผู้ใช้ระหว่าง e-Node B และ UE ประกอบด้วยเลเยอร์ย่อยต่อไปนี้:
PDCP (Packet Data Convergence Protocol)
RLC (วิทยุ Link Control)
การควบคุมการเข้าถึงปานกลาง (MAC)
บนระนาบผู้ใช้แพ็กเก็ตในเครือข่ายหลัก (EPC) จะถูกห่อหุ้มไว้ในโปรโตคอล EPC ที่เฉพาะเจาะจงและเชื่อมต่อระหว่าง P-GW และ eNodeB มีการใช้โปรโตคอล Tunneling ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับอินเทอร์เฟซ GPRS Tunneling Protocol (GTP) ใช้กับอินเทอร์เฟซ S1 ระหว่าง eNodeB และ S-GW และบนอินเทอร์เฟซ S5 / S8 ระหว่าง S-GW และ P-GW
แพ็กเก็ตที่เลเยอร์ได้รับเรียกว่า Service Data Unit (SDU) ในขณะที่เอาต์พุตแพ็กเก็ตของเลเยอร์ถูกอ้างถึงโดย Protocol Data Unit (PDU) และแพ็กเก็ต IP ที่การไหลของระนาบผู้ใช้จากบนลงล่าง
เครื่องบินควบคุม
ระนาบควบคุมรวมถึงเลเยอร์ Radio Resource Control (RRC) เพิ่มเติมซึ่งรับผิดชอบในการกำหนดค่าเลเยอร์ล่าง
เครื่องบินควบคุมจะจัดการฟังก์ชันการทำงานเฉพาะวิทยุซึ่งขึ้นอยู่กับสถานะของอุปกรณ์ผู้ใช้ซึ่งมีสองสถานะ: ไม่ได้ใช้งานหรือเชื่อมต่อ
| โหมด | คำอธิบาย |
|---|---|
| ไม่ได้ใช้งาน | อุปกรณ์ของผู้ใช้จะตั้งแคมป์บนเซลล์หลังจากกระบวนการเลือกเซลล์หรือการเลือกใหม่ซึ่งมีการพิจารณาปัจจัยต่างๆเช่นคุณภาพของลิงค์วิทยุสถานะของเซลล์และเทคโนโลยีการเข้าถึงวิทยุ UE ยังตรวจสอบช่องทางการเพจเพื่อตรวจจับสายเรียกเข้าและรับข้อมูลระบบ ในโหมดนี้โปรโตคอลระนาบควบคุมรวมถึงขั้นตอนการเลือกเซลล์และการเลือกใหม่ |
| เชื่อมต่อแล้ว | UE จัดหา E-UTRAN ด้วยคุณภาพของช่องสัญญาณดาวน์ลิงค์และข้อมูลเซลล์เพื่อนบ้านเพื่อเปิดใช้งาน E-UTRAN เพื่อเลือกเซลล์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ UE ในกรณีนี้โปรโตคอลควบคุมระนาบรวมถึงโปรโตคอล Radio Link Control (RRC) |
โปรโตคอลสแต็กสำหรับระนาบควบคุมระหว่าง UE และ MME แสดงอยู่ด้านล่าง พื้นที่สีเทาของสแต็กระบุโปรโตคอลการเข้าถึงชั้น (AS) เลเยอร์ด้านล่างทำหน้าที่เช่นเดียวกับระนาบผู้ใช้ยกเว้นว่าไม่มีฟังก์ชันการบีบอัดส่วนหัวสำหรับระนาบควบคุม
มาดูเลเยอร์ทั้งหมดที่มีอยู่ใน E-UTRAN Protocol Stack อย่างละเอียดซึ่งเราได้เห็นในบทที่แล้ว ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพแบบวงรีเพิ่มเติมของ E-UTRAN Protocol Stack:
ชั้นทางกายภาพ (ชั้น 1)
Physical Layer นำข้อมูลทั้งหมดจากช่องทางการขนส่ง MAC ผ่านส่วนต่อประสานทางอากาศ ดูแลการปรับการเชื่อมโยง (AMC) การควบคุมพลังงานการค้นหาเซลล์ (สำหรับการซิงโครไนซ์ครั้งแรกและการส่งมอบ) และการวัดอื่น ๆ (ภายในระบบ LTE และระหว่างระบบ) สำหรับเลเยอร์ RRC
เลเยอร์การเข้าถึงปานกลาง (MAC)
ชั้น MAC มีหน้าที่ในการทำแผนที่ระหว่างช่องทางลอจิคัลและช่องทางการขนส่งการมัลติเพล็กซ์ของ MAC SDU จากช่องทางตรรกะหนึ่งหรือช่องทางที่แตกต่างกันไปยังบล็อกการขนส่ง (TB) เพื่อส่งไปยังชั้นทางกายภาพบนช่องทางการขนส่งการมัลติเพล็กซ์ของ MAC SDU จากตรรกะหนึ่งหรือต่างกัน ช่องจากบล็อกการขนส่ง (TB) ที่ส่งมาจากชั้นทางกายภาพบนช่องทางการขนส่ง, การรายงานข้อมูลการจัดตารางเวลา, การแก้ไขข้อผิดพลาดผ่าน HARQ, การจัดการลำดับความสำคัญระหว่าง UE โดยวิธีการตั้งเวลาแบบไดนามิก, การจัดการลำดับความสำคัญระหว่างช่องทางตรรกะของหนึ่ง UE, การจัดลำดับความสำคัญของช่องสัญญาณแบบลอจิคัล
วิทยุ Link Control (RLC)
RLC ทำงานใน 3 โหมดการทำงาน: โหมดโปร่งใส (TM), โหมดที่ไม่ได้รับการตอบรับ (UM) และโหมดรับทราบ (AM)
RLC Layer รับผิดชอบในการถ่ายโอน PDU ชั้นบน, การแก้ไขข้อผิดพลาดผ่าน ARQ (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล AM เท่านั้น), การเชื่อมต่อ, การแบ่งส่วนและการประกอบใหม่ของ RLC SDU (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล UM และ AM เท่านั้น)
RLC ยังรับผิดชอบการแบ่งส่วนใหม่ของ PDU ข้อมูล RLC (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล AM เท่านั้น) การจัดลำดับ PDU ข้อมูล RLC ใหม่ (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล UM และ AM เท่านั้น) การตรวจจับซ้ำ (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล UM และ AM เท่านั้น) ทิ้ง RLC SDU (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล UM และ AM เท่านั้น) การสร้าง RLC ใหม่และการตรวจจับข้อผิดพลาดของโปรโตคอล (สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล AM เท่านั้น)
การควบคุมทรัพยากรวิทยุ (RRC)
บริการและฟังก์ชั่นหลักของชั้นย่อย RRC ได้แก่ การถ่ายทอดข้อมูลระบบที่เกี่ยวข้องกับชั้นที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ (NAS) การถ่ายทอดข้อมูลระบบที่เกี่ยวข้องกับชั้นการเข้าถึง (AS) การแบ่งหน้าการจัดตั้งการบำรุงรักษาและการเปิดตัวการเชื่อมต่อ RRC ระหว่าง UE และ E-UTRAN, ฟังก์ชั่นการรักษาความปลอดภัยรวมถึงการจัดการคีย์การจัดตั้งการกำหนดค่าการบำรุงรักษาและการเปิดตัวเครื่องรับวิทยุแบบชี้ต่อจุด
Packet Data Convergence Control (PDCP)
PDCP Layer รับผิดชอบการบีบอัดส่วนหัวและการคลายการบีบอัดข้อมูล IP, การถ่ายโอนข้อมูล (ระนาบผู้ใช้หรือระนาบควบคุม), การบำรุงรักษาหมายเลขลำดับ PDCP (SNs), การจัดส่ง PDU ชั้นบนตามลำดับที่การสร้างชั้นล่างใหม่, ทำซ้ำ การกำจัด SDU ชั้นล่างในการสร้างชั้นล่างใหม่สำหรับผู้ถือวิทยุที่แมปบน RLC AM การเข้ารหัสและการถอดรหัสข้อมูลเครื่องบินของผู้ใช้และข้อมูลระนาบควบคุมการป้องกันความสมบูรณ์และการตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อมูลระนาบควบคุมการทิ้งตามตัวจับเวลาการทิ้งซ้ำ PDCP ใช้สำหรับ SRB และ DRB ที่แมปบนช่องสัญญาณตรรกะ DCCH และ DTCH
โปรโตคอล Non Access Stratum (NAS)
โปรโตคอลชั้นที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ (NAS) เป็นชั้นสูงสุดของระนาบควบคุมระหว่างอุปกรณ์ผู้ใช้ (UE) และ MME
โปรโตคอล NAS รองรับความคล่องตัวของ UE และขั้นตอนการจัดการเซสชันเพื่อสร้างและรักษาการเชื่อมต่อ IP ระหว่าง UE และ PDN GW
ด้านล่างนี้คือ Digram เชิงตรรกะของเลเยอร์โปรโตคอล E-UTRAN พร้อมด้วยภาพของการไหลของข้อมูลผ่านเลเยอร์ต่างๆ:
แพ็กเก็ตที่เลเยอร์ได้รับเรียกว่า Service Data Unit (SDU) ในขณะที่เอาต์พุตแพ็กเก็ตของเลเยอร์ถูกอ้างถึงโดย Protocol Data Unit (PDU) มาดูการไหลของข้อมูลจากบนลงล่าง:
IP Layer ส่ง PDCP SDUs (IP Packets) ไปยังเลเยอร์ PDCP เลเยอร์ PDCP ทำการบีบอัดส่วนหัวและเพิ่มส่วนหัว PDCP ให้กับ PDCP SDU เหล่านี้ PDCP Layer ส่ง PDCP PDUs (RLC SDUs) ไปยังเลเยอร์ RLC
PDCP Header Compression: PDCP ลบส่วนหัว IP (ขั้นต่ำ 20 ไบต์) ออกจาก PDU และเพิ่มโทเค็น 1-4 ไบต์ ซึ่งให้การประหยัดอย่างมากในจำนวนส่วนหัวที่จะต้องบินไปในอากาศ
เลเยอร์ RLC ทำการแบ่งส่วนของ SDUS เหล่านี้เพื่อสร้าง RLC PDU RLC เพิ่มส่วนหัวตามโหมดการทำงานของ RLC RLC ส่ง RLC PDU (MAC SDUs) เหล่านี้ไปยังเลเยอร์ MAC
RLC Segmentation: หาก RLC SDU มีขนาดใหญ่หรืออัตราข้อมูลวิทยุที่มีอยู่ต่ำ (ส่งผลให้มีบล็อกการขนส่งขนาดเล็ก) RLC SDU อาจถูกแบ่งระหว่าง RLC PDU หลายตัว หาก RLC SDU มีขนาดเล็กหรืออัตราข้อมูลวิทยุที่มีอยู่สูงอาจมีการรวม RLC SDU หลายตัวไว้ใน PDU เดียว
ชั้น MAC เพิ่มส่วนหัวและเพิ่มช่องว่างให้พอดีกับ MAC SDU นี้ใน TTI ชั้น MAC ส่ง MAC PDU ไปยังชั้นกายภาพเพื่อส่งไปยังช่องทางกายภาพ
ช่องทางกายภาพส่งข้อมูลนี้ไปยังช่องของเฟรมย่อย
ข้อมูลที่ไหลระหว่างโปรโตคอลต่างๆเรียกว่าช่องสัญญาณและสัญญาณ LTE ใช้ช่องทางลอจิคัลการขนส่งและทางกายภาพหลายประเภทซึ่งแตกต่างกันไปตามประเภทของข้อมูลที่พกพาและวิธีการประมวลผลข้อมูล
Logical Channels : กำหนด whattype ข้อมูลจะถูกส่งไปทางอากาศเช่นช่องทางการจราจรช่องควบคุมการแพร่ภาพของระบบ ฯลฯ ข้อมูลและข้อความการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องทางตรรกะระหว่างโปรโตคอล RLC และ MAC
Transport Channels : กำหนด howisบางสิ่งบางอย่างที่ส่งผ่านทางอากาศเช่นสิ่งที่เข้ารหัสตัวเลือก interleaving ที่ใช้ในการส่งข้อมูล ข้อมูลและข้อความการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องทางการขนส่งระหว่าง MAC และฟิสิคัลเลเยอร์
Physical Channels : กำหนด whereisสิ่งที่ส่งผ่านอากาศเช่นสัญลักษณ์ N ตัวแรกในเฟรม DL ข้อมูลและข้อความการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องทางกายภาพระหว่างระดับต่างๆของชั้นทางกายภาพ
ช่องทางตรรกะ
ช่องทางตรรกะกำหนดประเภทของข้อมูลที่ถ่ายโอน ช่องเหล่านี้กำหนดบริการถ่ายโอนข้อมูลที่นำเสนอโดยเลเยอร์ MAC ข้อมูลและข้อความการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องทางตรรกะระหว่างโปรโตคอล RLC และ MAC
ช่องทางตรรกะสามารถแบ่งออกเป็นช่องควบคุมและช่องจราจร ช่องควบคุมอาจเป็นช่องสัญญาณทั่วไปหรือช่องเฉพาะ แชนเนลทั่วไปหมายถึงผู้ใช้ทุกคนในเซลล์ (ชี้ไปที่หลายจุด) ในขณะที่แชนเนลเฉพาะหมายความว่าแชนเนลสามารถใช้ได้โดยผู้ใช้เพียงคนเดียว (ชี้ไปที่จุด)
ช่องทางลอจิกมีความแตกต่างจากข้อมูลที่มีอยู่และสามารถจำแนกได้สองวิธี ประการแรกช่องจราจรเชิงตรรกะจะนำข้อมูลในระนาบผู้ใช้ในขณะที่ช่องควบคุมเชิงตรรกะจะมีข้อความส่งสัญญาณในระนาบควบคุม ตารางต่อไปนี้แสดงช่องทางลอจิคัลที่ LTE ใช้:
| ชื่อช่อง | อักษรย่อ | ช่องควบคุม | ช่องจราจร |
|---|---|---|---|
| ช่องควบคุมการออกอากาศ | BCCH | X | |
| ช่องควบคุมเพจ | ปชช | X | |
| ช่องควบคุมทั่วไป | CCCH | X | |
| ช่องควบคุมเฉพาะ | DCCH | X | |
| ช่องควบคุมหลายผู้รับ | มจร | X | |
| ช่องทางการเข้าชมเฉพาะ | คพท | X | |
| ช่องทางการรับส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับ | MTCH | X |
ช่องทางการขนส่ง
ช่องทางการขนส่งกำหนดวิธีการและประเภทของลักษณะที่ข้อมูลจะถูกถ่ายโอนโดยชั้นทางกายภาพ ข้อมูลและข้อความการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องทางการขนส่งระหว่าง MAC และฟิสิคัลเลเยอร์
ช่องทางการขนส่งมีความแตกต่างกันตามวิธีที่ตัวประมวลผลช่องทางการขนส่งจัดการกับช่องเหล่านั้น ตารางต่อไปนี้แสดงช่องทางการขนส่งที่ LTE ใช้:
| ชื่อช่อง | อักษรย่อ | ดาวน์ลิงค์ | อัปลิงค์ |
|---|---|---|---|
| ออกอากาศช่อง | บช | X | |
| Downlink แชร์ช่อง | DL-SCH | X | |
| ช่องเพจ | ปชช | X | |
| ช่องมัลติคาสต์ | มช | X | |
| อัปลิงค์ช่องที่แชร์ | UL-SCH | X | |
| ช่องทางเข้าโดยสุ่ม | RACH | X |
ช่องทางกายภาพ
ข้อมูลและข้อความการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องทางกายภาพระหว่างระดับต่างๆของเลเยอร์ทางกายภาพและแบ่งออกเป็นสองส่วน:
ช่องข้อมูลทางกายภาพ
ช่องควบคุมทางกายภาพ
ช่องข้อมูลทางกายภาพ
ช่องข้อมูลทางกายภาพมีความแตกต่างกันตามวิธีที่ตัวประมวลผลช่องสัญญาณทางกายภาพจัดการกับช่องเหล่านี้และโดยวิธีการที่พวกเขาถูกจับคู่กับสัญลักษณ์และพาหะย่อยที่ใช้โดยมัลติเพล็กซ์การแบ่งความถี่แบบ Orthogonal (OFDMA) ตารางต่อไปนี้แสดงรายการไฟล์physical data channels ที่ใช้โดย LTE:
| ชื่อช่อง | อักษรย่อ | ดาวน์ลิงค์ | อัปลิงค์ |
|---|---|---|---|
| ช่องที่แชร์ดาวน์ลิงค์ทางกายภาพ | กปปส | X | |
| ช่องออกอากาศทางกายภาพ | PBCH | X | |
| ช่องสัญญาณมัลติคาสต์ทางกายภาพ | PMCH | X | |
| ช่องทางที่แชร์อัปลิงค์ทางกายภาพ | PUSCH | X | |
| ช่องทางเข้าถึงโดยสุ่มทางกายภาพ | ประกาศ | X |
transport channelโปรเซสเซอร์ประกอบด้วยข้อมูลการควบคุมหลายประเภทเพื่อสนับสนุนการทำงานระดับต่ำของฟิสิคัลเลเยอร์ สิ่งเหล่านี้แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง:
| ชื่อฟิลด์ | อักษรย่อ | ดาวน์ลิงค์ | อัปลิงค์ |
|---|---|---|---|
| ข้อมูลการควบคุมดาวน์ลิงค์ | DCI | X | |
| ตัวบ่งชี้รูปแบบการควบคุม | CFI | X | |
| ตัวบ่งชี้ ARQ แบบไฮบริด | สวัสดี | X | |
| อัปลิงค์ข้อมูลการควบคุม | UCI | X |
ช่องควบคุมทางกายภาพ
ตัวประมวลผลช่องทางการขนส่งยังสร้างข้อมูลควบคุมที่สนับสนุนการทำงานระดับต่ำของฟิสิคัลเลเยอร์และส่งข้อมูลนี้ไปยังตัวประมวลผลช่องสัญญาณทางกายภาพในรูปแบบของช่องสัญญาณควบคุมทางกายภาพ
ข้อมูลเดินทางไปไกลถึงตัวประมวลผลช่องทางการขนส่งในเครื่องรับ แต่จะมองไม่เห็นอย่างสมบูรณ์ในชั้นที่สูงกว่า ในทำนองเดียวกันตัวประมวลผลช่องสัญญาณทางกายภาพจะสร้างสัญญาณทางกายภาพซึ่งสนับสนุนด้านที่มีระดับต่ำสุดของระบบ
ช่องควบคุมทางกายภาพแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง:
| ชื่อช่อง | อักษรย่อ | ดาวน์ลิงค์ | อัปลิงค์ |
|---|---|---|---|
| ช่องตัวบ่งชี้รูปแบบการควบคุมทางกายภาพ | PCFICH | X | |
| ช่องสัญญาณบ่งชี้ ARQ ไฮบริดทางกายภาพ | PHICH | X | |
| ช่องควบคุมดาวน์ลิงค์ทางกายภาพ | กปปส | X | |
| ถ่ายทอดช่องสัญญาณควบคุมดาวน์ลิงค์ทางกายภาพ | R-PDCCH | X | |
| ช่องควบคุมการอัปลิงค์ทางกายภาพ | PUCCH | X |
สถานีฐานยังส่งสัญญาณทางกายภาพอีกสองสัญญาณซึ่งช่วยให้โทรศัพท์เคลื่อนที่ได้รับสถานีฐานหลังจากเปิดเครื่องครั้งแรก สิ่งเหล่านี้เรียกว่าสัญญาณซิงโครไนซ์หลัก (PSS) และสัญญาณการซิงโครไนซ์รอง (SSS)
เพื่อเอาชนะผลกระทบของปัญหาการซีดจางหลายเส้นทางที่มีอยู่ใน UMTS LTE ใช้ Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) สำหรับ downlink นั่นคือจากสถานีฐานไปยังเทอร์มินัลเพื่อส่งข้อมูลผ่านสายอาชีพที่แคบจำนวน 180 KHz แทน ของการแพร่กระจายสัญญาณหนึ่งสัญญาณผ่านแบนด์วิดท์อาชีพ 5MHz ที่สมบูรณ์เช่น OFDM ใช้ผู้ให้บริการย่อยแคบจำนวนมากสำหรับการส่งผ่านผู้ให้บริการหลายรายเพื่อส่งข้อมูล
Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) เป็นรูปแบบการแบ่งความถี่แบบแบ่งความถี่ (FDM) ที่ใช้เป็นวิธีการมอดูเลตแบบดิจิตอลหลายตัว
OFDM เป็นไปตามข้อกำหนด LTE สำหรับความยืดหยุ่นของสเปกตรัมและเปิดใช้งานโซลูชั่นที่คุ้มค่าสำหรับผู้ให้บริการที่กว้างมากที่มีอัตราสูงสุดสูง ทรัพยากรทางกายภาพดาวน์ลิงค์ LTE พื้นฐานสามารถมองเห็นเป็นตารางความถี่เวลาดังแสดงในรูปด้านล่าง:
สัญลักษณ์ OFDM ถูกจัดกลุ่มเป็นบล็อกทรัพยากร บล็อกทรัพยากรมีขนาดรวม 180kHz ในโดเมนความถี่และ 0.5ms ในโดเมนเวลา แต่ละ 1ms Transmission Time Interval (TTI) ประกอบด้วยสองช่อง (Tslot)
ผู้ใช้แต่ละคนจะได้รับการจัดสรรจำนวนบล็อกทรัพยากรที่เรียกว่าในตาราง time.frequency ยิ่งทรัพยากรบล็อกผู้ใช้ได้มากเท่าไหร่และยิ่งใช้การมอดูเลตในองค์ประกอบทรัพยากรสูงเท่าใดอัตราบิตก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ทรัพยากรใดบล็อกและจำนวนผู้ใช้ที่ได้รับในช่วงเวลาที่กำหนดขึ้นอยู่กับกลไกการจัดกำหนดการขั้นสูงในมิติความถี่และเวลา
กลไกการตั้งเวลาใน LTE คล้ายกับที่ใช้ใน HSPA และเปิดใช้งานประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับบริการต่างๆในสภาพแวดล้อมวิทยุที่แตกต่างกัน
ข้อดีของ OFDM
ข้อได้เปรียบหลักของ OFDM เหนือโครงร่างผู้ให้บริการรายเดียวคือความสามารถในการรับมือกับสภาวะของช่องสัญญาณที่รุนแรง (ตัวอย่างเช่นการลดทอนความถี่สูงในลวดทองแดงแบบยาวการรบกวนในย่านความถี่แคบและการซีดจางแบบเลือกความถี่เนื่องจากหลายเส้นทาง) โดยไม่มีตัวกรองการปรับสมดุลที่ซับซ้อน
การทำให้เท่าเทียมกันของช่องสัญญาณทำได้ง่ายขึ้นเนื่องจาก OFDM อาจถูกมองว่าเป็นการใช้สัญญาณ narrowband ที่มีการมอดูเลตอย่างช้า ๆ แทนที่จะเป็นสัญญาณไวด์แบนด์ที่มอดูเลตอย่างรวดเร็ว
อัตราสัญลักษณ์ที่ต่ำทำให้การใช้ช่วงเวลาป้องกันระหว่างสัญลักษณ์มีราคาไม่แพงทำให้สามารถกำจัดสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (ISI) ได้
กลไกนี้ยังช่วยอำนวยความสะดวกในการออกแบบเครือข่ายความถี่เดียว (SFN) ซึ่งเครื่องส่งสัญญาณที่อยู่ติดกันหลายเครื่องส่งสัญญาณเดียวกันพร้อมกันที่ความถี่เดียวกันเนื่องจากสัญญาณจากเครื่องส่งสัญญาณระยะไกลหลายตัวอาจรวมกันอย่างสร้างสรรค์แทนที่จะรบกวนเหมือนที่มักจะเกิดขึ้นในแบบดั้งเดิม ระบบผู้ให้บริการรายเดียว
ข้อเสียของ OFDM
อัตราส่วนสูงสุดต่อค่าเฉลี่ยสูง
มีความไวต่อการชดเชยความถี่ดังนั้น Doppler-shift เช่นกัน
เทคโนโลยี SC-FDMA
LTE ใช้ OFDM เวอร์ชันที่เข้ารหัสไว้ล่วงหน้าที่เรียกว่า Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) ในอัปลิงค์ นี่คือการชดเชยข้อเสียเปรียบด้วย OFDM ปกติซึ่งมี Peak to Average Power Ratio (PAPR) ที่สูงมาก
PAPR สูงต้องการเพาเวอร์แอมป์ที่มีราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพพร้อมข้อกำหนดที่สูงเกี่ยวกับความเป็นเส้นตรงซึ่งจะเพิ่มต้นทุนของเทอร์มินัลและทำให้แบตเตอรี่หมดเร็วขึ้น
SC-FDMA แก้ปัญหานี้ได้โดยการรวมกลุ่มทรัพยากรเข้าด้วยกันในลักษณะที่ช่วยลดความต้องการความเป็นเชิงเส้นและการใช้พลังงานในเครื่องขยายเสียง PAPR ที่ต่ำยังช่วยเพิ่มการครอบคลุมและประสิทธิภาพของเซลล์ด้วย
| ระยะเวลา | คำอธิบาย |
|---|---|
| 3GPP | โครงการหุ้นส่วนรุ่นที่ 3 |
| 3GPP2 | โครงการหุ้นส่วนรุ่นที่ 3 2 |
| ARIB | สมาคมอุตสาหกรรมวิทยุและธุรกิจ |
| ATIS | พันธมิตรสำหรับโซลูชั่นอุตสาหกรรมโทรคมนาคม |
| AWS | บริการไร้สายขั้นสูง |
| CAPEX | รายจ่ายลงทุน |
| CCSA | สมาคมมาตรฐานการสื่อสารแห่งประเทศจีน |
| CDMA | การเข้าถึงหลายส่วนของรหัส |
| CDMA2000 | Code Division Multiple Access 2000 |
| DAB | การออกอากาศเสียงดิจิตอล |
| DSL | สายสมาชิกดิจิตอล |
| DVB | การออกอากาศวิดีโอดิจิทัล |
| eHSPA | พัฒนาการเข้าถึงแพ็คเก็ตความเร็วสูง |
| ETSI | สถาบันมาตรฐานโทรคมนาคมแห่งยุโรป |
| FDD | ดูเพล็กซ์กองความถี่ |
| FWT | แก้ไขเทอร์มินัลไร้สาย |
| GSM | Global System for Mobile communication |
| HSPA | การเข้าถึงแพ็คเก็ตความเร็วสูง |
| ไฮสปีด | เซิร์ฟเวอร์สมาชิกที่บ้าน |
| IEEE | สถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ |
| IPTV | อินเทอร์เน็ตโปรโตคอลโทรทัศน์ |
| LTE | วิวัฒนาการระยะยาว |
| MBMS | บริการมัลติคาสต์ออกอากาศมัลติมีเดีย |
| MIMO | หลายอินพุตหลายเอาต์พุต |
| MME | เอนทิตีการจัดการการเคลื่อนไหว |
| NGMN | เครือข่ายมือถือยุคใหม่ |
| OFDM | Orthogonal Frequency Division Multiplexing |
| OPEX | ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน |
| PAPR | อัตราส่วนกำลังสูงสุดถึงเฉลี่ย |
| PCI | การเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบอุปกรณ์ต่อพ่วง |
| PCRF | ฟังก์ชั่นกฎการรักษาและการชาร์จไฟ |
| กปปส | โหนดการให้บริการข้อมูลแพ็คเก็ต |
| ปล | สลับแพ็คเก็ต |
| QoS | คุณภาพของการบริการ |
| RAN | เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ |
| SAE | วิวัฒนาการสถาปัตยกรรมระบบ |
| SC-FDMA | Single Carrier Frequency Division หลายการเข้าถึง |
| SGSN | ให้บริการโหนดสนับสนุน GPRS |
| TDD | การแบ่งเวลาดูเพล็กซ์ |
| TTA | สมาคมเทคโนโลยีโทรคมนาคม |
| TTC | คณะกรรมการเทคโนโลยีโทรคมนาคม |
| TTI | ช่วงเวลาในการส่ง |
| UTRA | การเข้าถึงวิทยุ Universal Terrestrial |
| UTRAN | เครือข่ายการเข้าถึงวิทยุภาคพื้นดินสากล |
| WCDMA | Wideband Code Division หลายการเข้าถึง |
| WLAN | เครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย |