Моя корзина

Скачать прайс-лист Помощь Карта сайта

Поиск по товарам:


Назад
Системы и сети радиодоступа 4G: LTE, WiMAX
Название:  Системы и сети радиодоступа 4G: LTE, WiMAX
Автор: А.Е. Рыжков, М.А. Сиверс, В.О. Воробьев, А.С. Гусаров, А.С. Слышков, Р.В. Шуньков.
Цена, руб.: 800.00
Кол-во страниц: 226
Переплёт: мягкий
Издательство: Линk
Год издания: 2012
Номер заказа: 727

Аннотация:
ВВЕДЕНИЕ Начало XXI века привело к кардинальному изменению средств доставки телекоммуникационных услуг. Основным видом связи в мире стала мобильная связь, широкое распространение получил беспроводный доступ к персональным компьютерам. На исходе первого десятилетия мобильную связь и беспроводный доступ стали рассматривать как взаимодействующие между собой подсети единой сети радиодоступа (RAN – Radio Access Network). Все стандарты 3-го поколения: GERAN (GSM EDGE RAN), UTRAN (UMTS Terrestrial RAN), IMT2000-MC (CDMA-2000), Wi-Fi (Wireless Local Area Network), являются сетями радиодоступа. Разнообразие абонентской аппаратуры привело к тому, что между простейшим мобильным телефоном и персональным компьютером появилось множество промежуточных вариантов, рассчитанных на определенные группы пользователей и, соответственно, на различные классы пользовательских услуг. По существу любая мобильная станция является персональным компьютером; поэтому нет принципиальной разницы в организации каналов доставки информации на любой беспроводный терминал. Отличия определяются возможностями самого терминала: объемом памяти, быстродействием, встроенным программным обеспечением, размерами и качеством дисплея и т. д. Сети радиодоступа ориентированы на поддержку универсальных услуг, в том числе требующих высоких скоростей передачи данных: работы в Интернете, передачи телевидения различных форматов. В сотовых сетях 3-го поколения стандартов UMTS и IMT2000-MC достигнуты сквозные скорости передачи данных в единицы мегабит в секунду. Для получения бóльших скоростей потребовалось увеличить рабочую полосу до 10, 20 и более мегагерц, что привело к появлению стандартов 4-го поколения (4G): LTE (E-UTRAN) и WiMAX (Broadband Wireless Access System). Стандарт LTE стал новым шагом в цепочке стандартов сотовой связи GSM (GERAN) → UMTS → LTE. Он ориентирован на передачу только пакетного трафика на основе технологий высокоскоростной пакетной передачи данных, впервые реализованной в сетях UMTS (технология HSPA) [1] и IMT-2000-MC (технология 1хEV-DO) [2]. Трафик в сетях LTE передают блоками длительностью около 1 мс при адаптивном управлении форматом передачи в реальном времени, как при использовании технологии HSPA. В новом варианте стандарта WiMAX (IEEE802.16m) также предложена передача трафика пакетами длиной 5/8 мс. Использование коротких пакетов в радиоканалах и адаптивное управление параметрами передачи позволяет существенно увеличить пропускную способность системы и достичь более высоких качественных показателей реализуемых услуг. Появление стандартов LTE и WiMAX вызвало шквал публикаций. Ос-новой изучения стандартов являются соответствующие спецификации. Для стандарта LTE это спецификации 3GPP, начиная с релиза 8. Сейчас заканчивается формирование релиза 10 спецификаций. Из многочисленных зарубежных книг по сетям LTE стоит выделить [3–5] и [27]. Появились и первые серьезные отечественные публикации [6]. Стандарт WiMAX, являющийся в определенном смысле конкурентом LTE, «старее» LTE. Справка об истории его развития приведена в гл. 11 дан-ного пособия. Кроме спецификаций стандарта WiMAX, авторами пособия были использованы зарубежная монография [7], а также отечественное издание «Энциклопедия WiMAX» [8]. Следует указать, что в [8] достаточно подробно описаны основы физического уровня стандарта LTE. Одной из целей реализации сетей 4-го поколения является предоставление абоненту наилучшего соединения для заказанной им услуги (ABC – Always Best Connection). Такие технологии, как IMS и фемтосоты, могут служить базой для решения этой задачи. Пособие состоит из двух частей. Первая часть (главы 1–10) посвящена сетям LTE, вторая – (гл. 11–25) сетям WiMAX. Ряд технологий, общих для сетей обоих стандартов (OFDM, MIMO), подробно рассмотрены в одной из двух частей пособия. В конце пособия приведены контрольные вопросы для самотестирования читателя. Ниже кратко изложены основные вопросы, излагаемые в учебном пособии. Стандарт LTE разработан с целью объединения преимуществ высоко-скоростной пакетной передачи данных и мобильной (беспроводной) радио-связи – радиодоступа. В гл. 2 рассмотрена структура сети LTE. Архитектура сети LTE включает в себя ядро сети ЕРС, модифицированные узлы базовых станций eNodeB (eNB) и интерфейсы: S1 – передачи данных и сигнализации через узлы управления мобильностью, и Х2 – для обмена информацией между соседними узлами базовых станций. Ядро сети радиодоступа состоит из шлюзов доступа (обслуживающего S-GW и выхода на пакетные сети P-GW) и структуры управления. Каждый eNB сети LTE осуществляет передачу трафика и сигнализации по радиоканалу, управляет распределением радиоресурсов и поддерживает сквозной канал к обслуживающему шлюзу S-GW. Шлюз S-GW, в свою очередь, осуществляет маршрутизацию передаваемых пакетов информации и выполняет «якорные» функции при перемещении абонентов от одного eNB к другому. Для выхода на внешние IP-сети служит шлюз P-GW. Отличительной чертой сети LTE является то, что все интерфейсы, кроме радиоинтерфейса, реализованы с использованием технологии IP. Поэтому сети LTE относят к all-IP сетям. В гл. 3 рассмотрен физический уровень радиоинтерфейса между мобильной станцией (UE) и узлом базовых станций eNB. Для передачи информации по радиоинтерфейсу в стандарте LTE использована технология XXI века OFDM. Для устранения межсимвольной интерференции вследствие многолучевого распространения радиоволн передачу ведут длинными символами (66,7 мкс) на множестве отдельных поднесущих в выделенном радиоканале. Так в полосе 10 МГц используют 600 поднесущих частот, а в полосе 20 МГц – 1200 поднесущих. Трафик в радиоканале передают в виде пакетов (блоков) в субкадрах длительностью 1 мс. 10 субкадров составляют кадр длиной 10 мс. Кроме па-кетов трафика по радиоканалу передают информацию о параметрах сети (ка-нал вещания ВССН), вызовы абонентам (пейджинг), сигналы синхронизации PSS и SSS. Приняв эти сигналы, абонентская станция (UE) находит сеть и синхронизируется с ней во времени. Далее она читает информацию канала вещания и посылает запрос на доступ к сети. После процедуры доступа eNB организует соединение с UE и абонента регистрируют в сети. В сетях LTE реализовано адаптивное управление выделением канального ресурса. При передаче вниз (eNB → UE) UE постоянно контролирует отношение сигнал/помеха на входе своего приемника и отправляет на eNB индикаторы качества канала CQI, получив которые eNB выбирает формат передачи: объем пакета, модуляцию (4-ФМ, 16-КАМ, 64-КАМ) и скорость избыточного (защитного) кодирования. При передаче вверх (UE → eNB) оценку качества канала дает сама базовая станция. Таким образом формат передачи в зависимости от состояния канала связи можно менять динамически каждую миллисекунду, от субкадра к субкадру. В гл. 3 также рассмотрено применение в сетях LTE многоантенной технологии MIMO. Для улучшения качества приема сигнала абонентскими станциями используют разнесенную передачу – пространственно-временное кодирование. Его особенно целесообразно применять при плохих условиях приема сигналов (высоком уровне помех). Наоборот, в каналах с высоким отношением сигнал/помеха используют другой вариант технологии MIMO: пространственное мультиплексирование, когда в одном физическом канале через разные антенны передают разные информационные потоки. Для приема и разделения таких сигналов число антенн в приемнике должно быть не меньше, чем число передаваемых потоков. При реализации MIMO необходимо обеспечить отсутствие корреляции коэффициентов передачи по различным каналам приема. Передаваемые файлы имеют разный размер, а в зависимости от класса трафика передача может идти с подтверждением или без подтверждения принятой информации. Чтобы передать информационные файлы по радиоканалу, из них формируют блоки стандартных форматов, отправляют эти блоки на физический уровень, где осуществляют избыточное (защитное) кодирование и модуляцию. Так появляется трехуровневая структура обработки информации при передаче по радиоинтерфейсу и при ее приеме: уровень L3 – собственно IP-пакеты (файлы, дейтаграммы), уровень L2, где производят их предварительную обработку и формируют блоки для передачи, и физический уровень L1, где расположены физические каналы. В гл. 4 рассмотрены структура и функции программного обеспечения уровня L2. Уровень L2 состоит из трех подуровней: PDCP, RLC и МАС. В задачи ПО подуровня МАС, в частности, входит распределение канального ресурса для передачи пакетов и отправка передаваемых пакетов по транспортным каналам на физический уровень. На подуровне PDCP производят шифрацию и дешифрацию всей ин-формации в радиоканале, защиту целостности сигнальных сообщений. Более подробно алгоритмы обеспечения безопасности в сетях LTE рассмотрены в гл. 6. Обслуживание абонентских станций в сетях сотовой связи организовано в виде ряда процедур: доступа к сети, реселекции сот, локализации абонентов, пейджинга, организации сквозных каналов и т.д. Особенностям реализации этих процедур в сетях LTE посвящена гл. 5. В ней более подробно рассмотрены 2 процедуры, отличающиеся спецификой в сравнении с аналогичными процедурами в других сетях: GERAN и UMTS. Это процедура доступа UE к сети и хэндоверы. Еще одна процедура – балансировка нагрузки между соседними eNB, описана в гл. 8. Сети LTE относятся к самоорганизующимся сетям. В них нет контроллеров базовых станций, которые в сетях GERAN и UMTS управляют доступом абонентов к сети и распределением канального ресурса. В сетях LTE эти функции выполняют сами eNB, и для оптимизации сети (т. е. увеличения пропускной способности сети в целом) необходим постоянный обмен информацией между соседними eNB об их загрузке и возможности переключения абонентов с одного eNB на другой. В гл. 8 также рассмотрены специфические для сетей LTE проблемы управления частотным ресурсом, а именно, принципам распределения частот для обслуживания абонентов. LTE является развивающимся стандартом. Для увеличения пропускной способности сетей предложен ряд новых технологий. Новая версия стандарта LTE-A описана в гл. 10. Аппаратура LTE-A позволяет увеличить пропускную способность сети в несколько раз, используя агрегацию (присоединение) частотных полос. Другая новая технология – фемтосоты или соты, обслуживаемые домашними базовыми станциями Home eNodeB, может существенно изменить структуру сетей радиодоступа в XXI веке. Структуры и возможности сетей с фемтосотами описаны в гл. 9. Во второй части учебного пособия рассмотрены сети радиодоступа стандарта WiMAX. В отличие от LTE, WiMAX специфицирован только на радиоинтерфейсе. Поэтому именно радиоинтерфейсу и связанным с ним процедурам в пособии уделено основное внимание. В гл. 11 рассмотрен физический уровень радиоинтерфейса. Как и в LTE, в WiMAX используют технологию OFDM, а передачу ведут кадрами длиной 2–20 мс. Основным действующим вариантом стандарта WiMAX сей-час является стандарт IEEE 802.16е, где реализована технология SOFDMA. В зависимости от ширины рабочей полосы пропорционально меняется число поднесущих частот: в полосе 5 МГц их 512, в полосе 10 МГц – 1024. Главное место в гл. 11 отведено рассмотрению вопросов разбиения общего канального ресурса на подканалы, поскольку для передачи пакета базовая станция выделяет определенное число подканалов. По времени передача пакета может занимать часть кадра. Обработка пакетов на уровне L2 рассмотрена в гл. 12. В WiMAX этот уровень реализован на основе программного обеспечения МАС. Как и в сетях LTE, в WiMAX специфичны процедуры доступа абонентской станции к сети (процедура Ranging) и хэндоверы. Эти процедуры описаны в гл. 13. Как было сказано, в стандарте WiMAX специфицирован только радиоинтерфейс. Поэтому структура сети WiMAX формально может быть произвольной. Тем не менее, WiMAX Forum предложил базовую модель сети Wi-MAX, которой придерживаются как операторы, так и производители аппаратуры. Базовая структура сети WiMAX рассмотрена в гл. 14. Поскольку WiMAX появился раньше LTE и был изначально ориентирован на организацию беспроводного доступа к персональным компьютерам, технология MIMO в сетях WiMAX реализована на практике. В гл. 15 проанализированы структуры многоантенных систем и детально рассмотрены алгоритмы обработки сигналов в приемнике при пространственном мультиплексировании. В гл. 16 и 17 описаны технологии и услуги в сетях WiMAX, схожие с аналогичными технологиями и услугами в сетях сотовой связи UMTS и LTE. Главы 19–25 охватывают вопросы, относящиеся к новой версии стандарта WiMAX IEEE 802.16m. Этот вариант стандарта во многом приближается к стандарту LTE. В нем установлены жесткие временные характеристики передачи информации. Длина кадра фиксирована – 5 мс. 4 кадра формируют суперкадр в 20 мс. Каждый кадр поделен на 8 субкадров. Как и в LTE, передача идет пакетами, которые размещают в отдельных субкадрах. Канальный ресурс также распределяют по субкадрам. В стандарте IEEE 802.16m детально разработаны варианты использования технологии MIMO (гл. 23) и внесены существенные изменения в структуру сетей. В нем получает развитие технология фемтосот и сделан переход к самоорганизации сетей (гл. 25).

Положить   в количестве   шт.