Автор: Приходько А.С.
Источник: Інформатика та комп'ютерні технології/Збірка праць VII мiжнародної науково-технiчної конференцiї студентiв, аспiрантiв та молодих науковців. – Донецьк, ДонНТУ – 2011, Том 1, с. 396-400.
Приходько А.С. Проблемы частотного радиопокрытия и частотной совместимости при использовании технологии LTE на существующих сетях стандарта GSM. Рассмотрены проблемы использования технологии LTE на существующих сетях стандарта GSM, связанные с ограниченным частотным диапазоном и с трудностями в частотной совместимости. Предлагаются сценарии использования частотных диапазонов, с учетом возможности наилучшего покрытия и технически возможного использования соответствующего оборудования. Решение проблемы состоит в совершенствовании технологической и регуляторной базы в области использования радиочастотных ресурсов и лицензирования.
Технология LTE – технология широкополосного доступа, поддерживающая гибкую несущую полосу частот, от 1,4 МГц до 20 МГц, работает, используя как частотный – FDD (Frequency Division Duplex) так и временной – TDD (Time Division Duplex) дуплексы.
Целью является создание мобильной сети с надежным радиопрокрытием, качественно новыми услугами, низкими задержками и высокой пропускной способностью на базе существующих сетей стандарта GSM.
Перед нами стоит задача выбрать наиболее подходящие сценарии решения проблем частотного радиопокрытия и частотной совместимости.
Потребности мобильных пользователей растут так стремительно, что существующим сетям GSM за ними не угнаться, в то время, как современные технологии широкополосного доступа способны их удовлетворить.
В отличие от других стандартов мобильной связи LTE не привязан к какому-то конкретному диапазону частот. На данный момент разработчиками 3GPP выделено около 40 диапазонов (табл. 1), для которых производители выпускают стандартное радиооборудование LTE. Сюда попали как частоты, используемые сейчас под другие стандарты (например, 900, 1800 (GSM), 2100 (UMTS), 2500 (WiMAX), так и «новые», например 700-800 Мгц. Далеко не все из возможных диапазонов найдут широкое распространение, тем более, что большое количество диапазонов очень трудно реализовать в одном абонентском устройстве, а это уже проблема для обеспечения глобального роуминга. Зона покрытия одной БС в LTE зависит от используемого диапазона частот, и чем он ниже, тем на большее расстояние можно передать сигнал. Развертывание сетей в низкочастотной области спектра более привлекательно с точки зрения затрат и оптимально подходит для покрытия районов с низкой плотностью населения (пригороды и сельские районы). В условиях городской застройки радиус соты может быть от нескольких сот метров до нескольких километров. В густонаселенных районах использование высоких частот для LTE потребует дополнительных мер для улучшения покрытия внутри помещений.
Таким образом, наиболее привлекательными являются:
Таблица 1. – Диапазоны частот для развития LTE
Выбор правильного диапазона для развития LTE – задача достаточно сложная. В нижних диапазонах, где всё отлично с покрытием, проблема найти полосу достаточной ширины для LTE. В верхних диапазонах обычно хорошо с частотным ресурсом, но БС нужно ставить через каждые 400-500 метров, что экономически не выгодно. Можно предположить, что сети LTE в будущем будут иметь несколько диапазонов.
Как видно из таблицы 1, диапазоны, предназначенные для развития сетей LTE, уже освоены или осваиваются для работы сетей мобильной связи и беспроводного доступа различных технологий:
Таким образом, будущее внедрения сетей LTE связано с необходимостью реформирования использования радиочастотного спектра на основе национальных процедур его высвобождения и перепланирования.
Проанализируем ресурсные возможности диапазонов частот с целью выявления типовых сценариев использования:
Соотношение применимости каналов с различной шириной спектра в сетях LTE иллюстрирует табл. 2. Возможность применения канала с определенной шириной спектра в таблице отмечена словом «да», невозможность – словом «нет».
Таблица 2. – Возможность создания каналов LTE в разных диапазонах
ВОдним из основных требований к создателям сетей 4 поколения было совместимость с существующими сетями 3 поколения. На данный момент существуют алгоритмы межтехнологического роуминга, который позволяет обслуживать зоны с еще недостаточным покрытием сетей LTE с помощью сетей GSM.
Однако, возникли проблемы с существующими абонентским устройствами, которые полностью несовместимыми для обслуживания новой технологией.
К настоящему времени такие крупные производители телекоммуникационного оборудования, как Alcatel-Lucent, Ericsson, Fujitsu, Huawei Technologies, Motorola, Nokia Siemens Networks, ZTE и другие, протестировали технологию LTE, и многие из них готовы поставлять операторам законченные LTE-решения. Причем, абонентские устройства LTE поддерживают протоколы стандартов 3 поколения.
Таким образом, сети LTE есть необходимость разворачивать на территориях с прогнозируемо высоким спросом на широкополосный мобильный доступ, причем экономически целесообразным будет модернизация существующих сетей стандарта GSM до сети LTE. Такой переход позволит использовать как технический, так и частотный ресурс GSM. В целом LTE-проекты следует рассматривать как средне- и долгосрочные, поэтому сети стандарта GSM ближайшее время никуда не денутся, но возможно, что часть частот перейдет в пользование технологии LTE. Минусом такого перехода является то, что, исключая частоты из GSM, будет ухудшаться качество его связи, поэтому в качестве диапазона частот первого этапа развития сетей LTE лучше всего использовать диапазон 2500-2690 МГц, а позже перейти на низкие частоты GSM-900.
Проведенный анализ показывает, что использование диапазонов частот в сетях LTE будет осуществляться на принципах мультидиапазонности, связанных с видом услуги и географической зоной обслуживания.
Основным диапазоном первого этапа развития сетей LTE станет диапазон 2500-2690 МГц (со стратегией использования парной полосы UL: 2500-2570 МГц, DL: 2620-2690 МГц для режима FDD и непарной полосы 2570-2620 МГц для режима TDD).
Диапазоны частот GSM-900/1800 МГц будут использоваться в сетях LTE как дополнительные, с приоритетом диапазона GSM-900 МГц. Критерием при выборе величины необходимого частотного ресурса в процессе планирования использования систем LTE может служить условие достижения эффективности их внедрения по сравнению с действующими системами последних модификаций (Release 6 и 7).
1. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE: технологии и архитектура. – М.: Эко-трендз, 2010. – 284с.
2. Тихвинский В.О., Терентьев С.В,Использование радиочастотного спектра сетями LTE и LTE Advanced// Электросвязь. – 2010. – №5. http://elsv.ru/files/actual/182.pdf
3. Электронный ресурс. Режим доступа: LTE. Энциклопедия.
4. Электронный ресурс. Режим доступа: Статья. LTE: как работает и правда, что всё готово?