UNIVERZITET U SARAJEVU FAKULTET ZA SAOBRAĆAJ I KOMUNIKACIJE
SEMINARSKI RAD IZ PREDMETA: Bežični komnik!"i#$ki $i$%emi Tem! em! &!' &!'!: !: LTE %e( %e(no no)o )o*i *i#! #! P&e'me%ni n!$%!+nik: S%'en%: A$i$%en%:
Prof.dr Prof.dr.. Himzo Hi mzo Bajrić B ajrić Ajla Pajo
Broj indeksa:
6!"
#smjerenje:
$omunika%ijske $omunika%ijske &e'nologije &e'nologij e
(odina s&udija:
)reća )reća *+++
Re,)%!% &!'!: Sarajevo, juni 2016. godine
S!'&ž!# 1. UVOD
2
2. LTE (Long Term Evolution)
3
2.2. 2.2. Arhite Arhitektu ktura ra Siste Sistema ma i radio radio prist pristupn upnaa mreža mreža LT LTE 5 2.3. 2.3. Osno Osnovn vnee kara karakt kter eris isti tike ke LTE tehn tehnol olog ogij ijee
7
2.. 2.. !lju" lju"nni #a #ahtje htjevi vi koji oji se se po postavl tavlja jaju ju pred red LT LTE
$$ %
2.5. 2.5. Osnovn Osnovnee kara karakte kteris ristik tikee radij radijske ske opreme opreme ko koje je se se kori koriste ste kod LTE tehno tehnolog logije ije
3. Razlike između LTE i LTE-
$2
13
!. "rim "rim#e #err $emo $emon% n%tr trir iran anee !& mre' mre'ee 1 . * *L L+U, +U,* *
1
1. UVOD Tema ovog seminarskog rada je <E tehnologija'. ( ovom radu )e te se susresti sa oso*i oso*inam namaa LTE mreže+ mreže+ njeno njenojj arhite arhitektu kturi+ ri+ LTE ,iljev ,iljevima ima klju"n klju"nim im #ahtje #ahtjevim vimaa koji koji se postavljaju pred LTE LTE tehnologiju a #atim i osnovne karakteristike radijske opreme koji se koriste kod LTE tehnolgoije. O*ja-nje O*janjene ne su ra#lik ra#likee i#meu i#meu LTE i LTE/0A1dv E/0A1dvan an,ed ,ed.. Osvrt Osvrt je nap naprav ravlje ljenn na trenut trenutnu nu situa,iju u svijetu+ koje države imaju i na koji na"in+ a koje uop-te nemaju LTE LTE tehnologiju+ tj. nemaju je komer,ijalno i to je sve prika#ano na mapi.
$
astu)a potražnja #a mrežnim servisima+ kao -to su o4+ 6e* pretraživanje+ video teleonija+ i video streaming+ sa ograni"enjima u ka-njenju i #ahtjevima propusnog opsega+ predstavljaju nove i#a#ove u di#ajnu *udu)e genera,ije mo*ilne mreže. 8ekoliko godina istraživa"ki timovi uveliko ra#vijaju okvire #a mreže naredne genera,ije 0 9 1. a#li"iti programi istraživanja+ kao -to su :o*ile ;E+ :4A4+
2. LTE (Long Term Evolution)
astu)a potražnja #a mrežnim servisima+ kao -to su o4+ 6e* pretraživanje+ video teleonija+ i video streaming+ sa ograni"enjima u ka-njenju i #ahtjevima propusnog opsega+ predstavljaju nove i#a#ove u di#ajnu *udu)e genera,ije mo*ilne mreže. 39 je uveo LTE 0Long Term Evolution1 spe,iika,ije kao odgovor na ovu potre*u+ ,iljaju)i na am*i,io#ne perormanse i deinisanje novih paketa prenosa i all/4 arhitekture #a radio i osnovne mreže.
2
LTE je ve) na-ao -iroku primenu u praksi+ i i# tog ra#loga kako istraživa"ke tako i industrijske #ajedni,e "ine #natne napore na prou"avanju LTE sistema+ predlažu nova i inovativna re-enja u ,ilju anali#e i po*olj-anja perormansi. LTE pristupna mreža je *a#irana na O=<:A 0Orthogonal =re>uen,?
uest1.
Slika 1. Razvoj 3GPP 1
$ httpBCC666.eri,sson.,omChrCetkCrevijaCDr$2%$%C%.pd 3
4ako su SA i SAF #asnovane na 4+ LTE je prva radio pristupna mreža koja se #asniva na all/4. SA i SAF se koriste kao nadogradnja #a paketski prenos na postoje)u 9S:C39 mrežu+ koja prenosi govor putem komuta,ije kola+ kreiraju)i na taj na"in hi*ridni sistem+ dok LTE koristi ravno+ all/4 je#gro i A8 kako *i pove#ao korisnike #a prenos govora i podataka. !ao takav sistem+ LTE #ahtjeva soisti,iranije paketsko je#gro #a pružanje govora i multimedijalnih servisa u realnom vremenu+ -to #na"i da )e operateri morati da #amjene trenutno je#gro mreže kako *i mogli da ponude ove i *udu)e servise. LTE je prvi put predstavljen u 39 elease G spe,iika,iji.
Slika 2. 3GPP Release 8 i evolucija ka 4G 2
-snovni rin%ii kojima se rukovodilo ri formiranju /)SA su: •
•
os&avljanje agrega%ioni' &aaka 3&o &erminalu ime se uklanjaju uska grla, i
je moguće 4li5e
korisnikom
smanjenje 4roja 'ijerar'ijski' nivoa ime se ovećava 4rzina.
+za4rana radio &e'nologija za /) je o&uno nova radio ris&una &e'nologija zasnovana na -78 *-r&'ogonal re9. 7ivision 8ul&ileing. ;jene najznaajnije karak&eris&ike su: •
Prenosni oseg do 20 8Hz *u #8)S sis&emima je < 8Hz.
•
Brzine do=nlink>a od 100 84s, 4rzine ulink>a od <0 84s
•
8alo ka3njenje, isod 10 ms.
2 httpsBCC666.a,ademia.eduCH%32IGCSeminarski*e#i,nemre#edo6nlink2
Tabela 1. Karakteristike LTE mreža3
8e?u svim ovim erformansama sa5e&im u )a4eli 1. najznaajnija novina uvedena u /) se%i@ka%ijama je o4olj3ana oS odr3ka u&em nove so@s&i%irane 8 &e'nologije i mali ing, 3&o je za krajnjeg korisnika od velike va5nos&i.
2.1.
ritektura /i%tema i ra$io 0ri%tu0na mre'a LTE
LTE sistem je *a#iran na &lat' arhitekturi po#natoj kao &Servi,e Ar,hite,ture Evolution'. Ovo garantuje neprekidnu podr-ku mo*ilnosti i veliku *r#inu isporuke podataka i signali#a,ija. Jao -to je prika#ano na sli,i 3. napravljeno je od K,ore& mreže na#vane &Evolved a,ket ;ore' i radio pristupne mreže 0adijski interejs1+ na#vane Evolved/ (niversal Terrestrial adio A,,ess 8et6ork 0E/(TA81. Evolved a,ket ;ore je sa"injen od ::E 0:o*ilit? :anagement Entit?1+ S9 0Serving 9ate6a?1 i 9 0<8 9ate6a?1. ::E je #adužen #a mo*ilnost korisnika+ handover unutar LTE i pra)enje i pejdžing pro,eduru korisni"ke opreme 0(E M ureaj+ npr. smartphone+ ta*let i sl.1 prilikom ostvarivanja konek,ije. S9 se koristi #a rutiranje podataka i#meu "vorova LTE mreže i #a upravljanje primopredajom i#meu LTE i druge 39 tehnologije. 9 pove#uje LTE mrežu sa Kostatkom svijeta&.
3 redavanje I. K genera,ija& pro.dr. im#o Dajri) 5
Slika br.3 Arhitektura LTE 4
LTE mreža ima dvije vrste "vorovaB $. (E 0(ser E>uipments1 ili ti korisni"ka oprema 2. e8D 0enhan,ed 8ode D1 M ta"ka koja o*jedinjuje sve samo radio orjentisane unk,ionalnosti0repetitor1 8a po"etku pro,esa standardi#a,ije+ smanjenje *roja "vorova re#ultiralo je da E; 0Evolved a,ket ;ore1 mreža o*jedinjavala sve unk,ije u jednom "voru+ osim SS+ koji se nala#i van "vora. E; se sastoji i# slijede)ih su*komponentiC"vorovaB
E / obilit! a"a#e$e"t E"tit!+ "vor kontrolne ravni C kontrolni "vorN /& / Serving 9ate6a? Cuslužni gate6a?+ "vor korisni"ke ravniC korisni"ki "vor koji spaja E; sa LTE A8 0ve#a i#meu pristupa i prenosa1N "& / <8 0 Packet %ata &et'ork 1 9ate6a?+ "vor korisni"ke ravniC korisni"ki "vor koji spaja E; sa internetom preko SGi i"ter(ace)a. *SS ) *o$e Subscriber Server+,vor- ekvivale"ta" *LR)u u GS/0%A jez#re"oj $rei.
2.2.
O%novne karakteri%tike LTE tenologi#e
0httpsBCC666.a,ademia.eduCH%32IGCSeminarski*e#i,nemre#edo6nlink21 H
LTE radijsko su"elje #asniva se na upotre*i ortogonalnog multipleksiranja rekven,ijskim odvajanjem 0O=<: M eng. Orthogonal =re>uen,?/uen,?/uen,?
Slika 4. % o5"ositelji 6
4mplementa,ija O=<: tehnike je ra#mjerno jednostavna. O=<: oda-ilja" se tipi"no i#vodi kori-tenjem inver#ne *r#e =ourierove transorma,ije 04==T1+ "ija složenost nije velika. 5 httpBCC666.eri,sson.,omChrCetkCrevijaCDr$2%$%C%.pd 7
;ikli"ki preiks se dodaje svakom sim*olu prije oda-iljanja kako *i se #adržala ortogonalnost u# minimi#iranje meu/sim*olne intereren,ije. !ori-tenjem inver#ne *r#e =ourierove transorma,ije prijemnik može potpuno detektirati odaslani signal+ u# pretpostavku da je maksimalno raspr-enje ka-njenja 0eng. dela? spread1 u radijskom kanalu kra)e od dužine dodanog ,ikli"kog preiksa.
Slika 6. 7$le$e"tacija % teh"ike uz o$o 7TT u o5a9ilja"ju i rije$u :
Svaki od podnositelja nosi jedan O=<: sim*ol koji sadrži inorma,ijske *itove modulirane @S!+ $H@A: ili H@A: modula,ijom 0dakle imamo 2+ ili H *ita po sim*olu1. :odula,ija vi-eg reda je osjetljivija na smetnje te #ahtijeva *olje radijske uvjete+ tj. *olji odnos snage nositelja prema intereren,iji 0;C4 M eng. ;arrier to 4ntereren,e1.
Slika :. LTE o5ra"e $o5ulacije
:ijenjanjem *roja podnositelja mogu)a je podr-ka #a ra#li"ite pridjeljenje -irine rekven,ijskog pojasa+ od $+ :# sve do 2% :#. ri tome je granularnost deinirana na ra#ini jednog resursnog *loka 0D M eng. esour,e Dlo,k1 kojeg predstavlja $2 podnositelja od $5 !# 0dakle ukupno $G% !#1. ;entralni *lok od H D/a oko istosmjernog nositelja 0eng. <; ,arrier1 predstavlja minimum #au#e)a+ dok se kori-tenjem vi-e D/a s *o"nih strana može i#vesti -irenje. ojedinoj mo*ilnoj stani,i može *iti dodijeljeno maksimalno $%% D/ H httpBCC666.eri,sson.,omChrCetkCrevijaCDr$2%$%C%.pd G
ova 0ostatak 2% :# pojasa otpada na iltriranje i #a-titni pojas1+ a dodijeljeni D/ovi u sila#noj ve#i ne moraju *iti kontinuirani.
Slika ;. Pro$je"jiva 9iri"a (rekve"cijsko# ojasa;
!od u#la#ne ve#e koristi se pose*na i#ved*a O=<:A pristupa+ tako#vani pred/ kodirani O=<:A+ odnosno S;/=<:A 0eng. Single ;arrier =<:A1+ "ije je osnovno o*ilježje da pojedini korisnik do*iva kontinuirani skup podnositelja 0koji onda djeluje kao jedan -iri nositelj1. Osnovna motiva,ija #a takav pristup je smanjenje potro-nje *aterije u mo*ilnom terminal #*og manjeg odnosa vr-ne i prosje"ne snage 0A M eng. eak to Average o6er atio1+ a time i *oljeg pokrivanja u u#la#noj ve#i.
Slika 8.
!ori-tenjem vi-e antena na TQ i Q strani mogu)e je ostvariti ra#li"ite do*itke. O*likovanje dijagrama #ra"enja pri tom osigurava ve)i odnos signal/-um te time i *olje pokrivanje+ dok se vi-eslojni prijenos može iskoristiti #a ostvarivanje ve)ih *r#ina prijenosa. rijela# i#meu ra#li"itih tehnika može *iti dinami"ki.
7 httpBCC666.eri,sson.,omChrCetkCrevijaCDr$2%$%C%.pd I
Slika =. >i9e)a"te"ske teh"ike za LTE
Slika 1?@ %obitak kaaciteta u slu,aju vi9esloj"o# rije"osa 7B 8
!om*ina,ijom svih navedenih elemenata LTE #ra"nog su"elja mogu)e je ostvariti ,iljane perormanse sustava. :aksimalne *r#ine prijenosa u sila#noj i u#la#noj ve#i ovisit )e o konkretnoj konigura,iji M one se pove)avaju kasnijim kori-tenjem složenijih :4:O konigura,ija 0 umjesto 2 predajne i prijemne antene+ kasnije i G1+ kori-tenjem modula,ija vi-eg reda 0H @A:1 i u u#la#noj ve#i te pove)anjem -irine pojasa 0*ilo kom*iniranjem vi-e pojasa+ *ilo -irenjem do $%% :#1. Time )e *iti ispunjeni i #ahtjevi koji se stavljaju pred G httpBCC666.eri,sson.,omChrCetkCrevijaCDr$2%$%C%.pd
%$ mreže "etvrte genera,ije 091+ -to )e se ostvariti u sklopu LTE/Advan,ed tehnologije 039 elease $%1.
Slika $$B a#vojni put LTE tehnologije prema LTE/Advan,ed I
2.3.
LTE il#evi
I httpBCC666.it/modul.rsC%$C2%$Cg/,etvrta/genera,ija/mo*ilnih/telekomunika,ionih/ sistemaC $$
2.!.
*l#u4ni zat#evi ko#i %e 0o%tavl#a#u 0re$ LTE tenologi#u
!lju"ni ,iljevi s aspekta perormansi i mogu)nosti koje 39 stavlja pred LTE suB •
•
•
•
•
•
•
•
visoke *r#ine prijenosa M ,ilja se na vr-ne *r#ine prijenosa podataka ve)e od $%% :*ps u sila#noj ve#i+ odnosno 5% :*ps u u#la#noj ve#i+ te ostvarivost 2/3 puta ve)ih *r#ina na ru*u )elije u odnosu na SA elease H+ smanjenje vremena "ekanja M niska laten,ija 0ispod $% ms1 u korisni"koj ravnini poradi po*olj-anja perormansi protokola u vi-im slojevima 0npr. T;1 kao i smanjenje ka-njenja pove#anog s pro,edurama u kontrolnoj ravnini 0npr. uspostava sjedni,eCsesije+ ispod $%% ms1 visoka spektralna eikasnost 0*psC#Csite1 M 2/3 puta ve)a u odnosu na SA elease H+ umjerena potro-nja snage u terminalima+ leksi*ilnost upotre*e ra#li"itih rekven,ijskih opsega M mogu)nost upotre*e ra#nih rekven,ijskih podru"ja 0*ilo ve) postoje)ih ili novih1+ u# -iroku mogu)nost i#*ora -irine pojasa 0$+N 3N 5N $%N $5 ili 2% :#1+ te i#*or i#meu =<< ili T<< moda rada+ pojednostavljena arhitektura M manje "vorova+ a time i manje signali#a,ije+ kori-tenje samo paketske domene 0all/4 rje-enje1+ pojednostavljeno održavanje M podr-ka #a samo/organi#iraju)e mreže 0SO8 M eng. Sel Organi#ing 8et6orks1+ npr. mogu)nost automatske konigura,ije+ isplativa migra,ija sa trenuta"nih mreža / mogu)nost ponovnog kori-tenja dosada-njih investi,ija.
edan od naj*itnijih elemenata u implementa,iji LTE mreža *it )e dostupnost i ,ijena rekven,ijskog spektra / radi ostvarivanja -to ve)e podatkovne propusnosti i kapa,iteta najve)ih do*itaka+ potre*an je i -to -iri spektar+ a samim time se javlja i potre*a #a na*avkom dodatnih rekven,ijskih podru"ja. Slika prika#uje danas identii,irane LTE rekven,ijske pojaseve. Osim navedenih rekven,ijskih podru"ja+ može se o"ekivati da )e #na"ajnu ulogu #a implementa,iju LTE tehnologije imati i pojas koji se oslo*aa prelaskom emitiranja televi#ijskog programa s analogne na digitalnu tehnologiju 0t#v. digitalna dividenda1 / u Europi je rije" opodru"ju 7I%/GH2 :#. Ovaj je pojas vrlo interesantan *udu)i da pruža mogu)nost #natno *oljeg pokrivanja 0#*og niskih rekven,ija1+ -to *i re#ultiralo i manjim potre*nim *rojem loka,ija 0pogotovo u slu"aju ruralnog pokrivanja1. remda je oslo*aanje tog pojasa glo*alno deinirano tek od 2%$5.godine+ prema odlukama Svjetske radio koneren,ije i# 2%%7 0;/%7 M orld adio ;oneren,e1+ mogu)e je i ranije i#vr-iti prenamjenu #a mo*ilne tehnologije 04:T/2%%%1. rema ini,ijativi Europske $2
komisije+ #a =<< mod rada na raspolaganju )e *iti dostupno 3% :# upareno #a sila#nu 07I$/G2$ :#1 4 u#la#nu ve#u 0G32/GH3 :#1+ dok je u slu"aju T<< moda rada predvieno neuparenih H5 :# 07I7/GH2 :#1.
2..
O%novne karakteri%tike ra$i#%ke o0reme ko#e %e kori%te ko$ LTE tenologi#e
osljednje genera,ije osnovnih postaja #a ;<:A 0i# DS 3%%% o*itelji1 i 9S: 0i# DS 2%%% o*itelji1 ve) su unaprijed pripremljene #a uvoenje LTE rje-enja. One )e podržavati LTE na postoje)em hardveru u# tek ne#natnu hardversku dogradnju s novim radijskim jedini,ama 4 dodatnom pro,esnom jedini,om u osnovnom pojasu 0eng. *ase*and1.
Slika $2. (niver#alni moduli #a Eri,ssonove osnovne postaje 0DS1
8ova o*itelj osnovnih postaja DS H%%% predstavlja kompletno rje-enje #a multi/ standardni "vor 09S:+ ;<:A i LTE1. (nutar istog ka*ineta nala#e se radijske jedini,e 0( M eng. adio (nit1+ digitalne jedini,e 0<( M eng.
meupove#ivanje radijskih jedini,a te su"elje #a održavanje i nad#or. <( #a LTE trenuta"no podržava vr-ne vrijednosti protoka podataka od $73 :*itCs+ maksimalno 5%% simultanih korisnika te potpunu 4 pove#ivost u# giga*itno Ethernet su"elje prema transportnoj mreži.
Slika 13. RCS :1?2 os"ov"a ostaja 1?
$% httpBCC666.it/modul.rsC%$C2%$Cg/,etvrta/genera,ija/mo*ilnih/telekomunika,ionih/ sistemaC $
3. Razlike između LTE i LTE-
T 11
abela 2. Razlike iz$eDu LTE 7 LTE)A5va"ce5
$$ httpBCC666.it/modul.rsC%$C2%$Cg/,etvrta/genera,ija/mo*ilnih/telekomunika,ionih/ sistemaC $5
!. "rim#er $emon%trirane !& mre'e A#ija predstavlja najdinami"nije podru"je kad je re" o ra#voju telekomunika,ionih mreža "etvrte genera,ije. To+ i#meu ostalog+ potvruju aktivnosti japanske kompanije 8TT
$H
Slika 14. e$lje u koji$a je ko$ercijal"o re5stavlje"a LTE teh"olo#ija12
. *L+U,* ( dana-nje vreme kada se pro,es prelaska televi#ije sa analognog na digitalni prenos privodi kraju+ LTE je logi"an nastavak digitali#a,ije koja daje državama K
$2 httpBCC666.gsa,om.,omCdo6nloadsC,hartsCLTEglo*almap.php $7
L5TERTUR $. 4nternetB •
•
•
2.
httpsBCC666.a,ademia.eduCH%32IGCSeminarski*e#i,nemre#edo6nlink2 03$.%5.2%$H.1 httpBCC666.it/modul.rsC%$C2%$Cg/,etvrta/genera,ija/mo*ilnih/telekomunika,ionih/ sistemaC 0%$.%H.2%$H.1 httpBCC666.gsa,om.,omCdo6nloadsC,hartsCLTEglo*almap.php 03$.%5.2%$H.1 redavanje I. K genera,ija& pro.dr. im#o Dajri)
$G
"O"5/ /L5* Slika $. a#voj 39 Slika 2. 39 elease G i evolu,ija ka 9 Slika *r.3 Arhitektura LTE Slika . O=<: podnositelji Slika 5. 4mplementa,ija O=<: tehnike u# pomo) 4==TC==T u oda-iljanju i prijemu Slika H. LTE podržane modula,ije Slika 7. romjenjiva -irina rekven,ijskog pojasa Slika G. (spored*a O=<:A i S;/=<:A pristupa Slika I. i-e/antenske tehnike #a LTE Slika $%B
"O"5/ T6EL Ta*ela $. !arakteristike LTE mreža Ta*ela 2. a#like i#meu LTE 4 LTE/Advan,ed
$I
2%