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Qu'est-ce que LTE: Tutoriel et présentation sur l'évolution à long terme

Qu'est-ce que LTE: Tutoriel et présentation sur l'évolution à long terme


LTE a été le successeur 4G du système 3G UMTS qui a été développé pour fournir une nouvelle évolution du système de télécommunications mobiles disponible.

Offrant des vitesses de données beaucoup plus élevées et des performances considérablement améliorées ainsi que des coûts d'exploitation inférieurs, le système a commencé à être déployé dans sa forme de base vers 2008.

Les déploiements initiaux n'ont guère amélioré par rapport à la 3G HSPA et ont parfois été surnommés 3.5G ou 3.99G, mais bientôt la pleine capacité de LTE a été réalisée, elle fournissait un niveau de performance 4G complet.

Les premiers déploiements étaient simplement connus sous le nom de LTE, mais les déploiements ultérieurs ont été désignés 4G LTE Advanced et plus tard encore 4G LTE Pro.

Non seulement le réseau d'accès radio a été amélioré pour la 4G LTE, mais l'architecture du réseau a été révisée, permettant une latence plus faible et une bien meilleure interconnectivité entre les éléments du réseau d'accès radio, RAN.

Les débuts LTE

3GPP, le projet de partenariat de troisième génération qui a supervisé le développement du système UMTS 3G, a commencé les travaux sur l'évolution de la technologie cellulaire 3G avec un atelier qui s'est tenu à Toronto au Canada en novembre 2004. Le travail sur le LTE a commencé par une étude de faisabilité a commencé en décembre 2004, qui a été finalisé pour être inclus dans la version 7 de 3GPP. Les spécifications de base LTE ont ensuite été incluses dans la version 8.

L'atelier a défini un certain nombre d'exigences de haut niveau pour la nouvelle technologie:

  • Coût par bit réduit
  • Fourniture de services accrue - plus de services à moindre coût avec une meilleure expérience utilisateur
  • Flexibilité d'utilisation des bandes de fréquences existantes et nouvelles
  • Architecture simplifiée, interfaces ouvertes
  • Permettre une consommation électrique raisonnable du terminal

En termes de chiffres réels, les objectifs pour les déploiements initiaux du LTE comprenaient des taux de téléchargement de 100 Mbps et des taux de téléchargement de 50 Mbps pour chaque 20 MHz de spectre. En plus de ce LTE, il était nécessaire de prendre en charge au moins 200 utilisateurs actifs dans chaque cellule de 5 MHz. (soit 200 appels téléphoniques actifs). Des cibles ont également été définies pour la latence de la livraison des paquets IP. Avec l'utilisation croissante de services tels que la VoIP, les jeux et de nombreuses autres applications où la latence est préoccupante, des chiffres doivent être définis à cet effet. En conséquence, un chiffre de latence inférieure à 10 ms pour les petits paquets IP a été défini.

Évolution 3G LTE

Bien qu'il y ait des changements majeurs entre le LTE et ses prédécesseurs 3G, il est néanmoins considéré comme une évolution des normes UMTS / 3GPP 3G. Bien qu'il utilise une forme d'interface radio différente, utilisant OFDMA / SC-FDMA au lieu de CDMA, il existe de nombreuses similitudes avec les formes antérieures de l'architecture 3G et il y a de la place pour une grande réutilisation.

Pour déterminer ce qu'est le LTE et en quoi il diffère des autres systèmes cellulaires, un rapide coup d'œil aux spécifications du système peut fournir de nombreuses réponses. LTE peut être vu pour fournir une nouvelle évolution des fonctionnalités, des vitesses accrues et des performances améliorées en général.

Qu'est-ce que la 4G LTE?
Comparaison avec d'autres technologies de communications mobiles
WCDMA
(UMTS)
HSPA
HSDPA / HSUPA
HSPA +LTE
Vitesse de liaison descendante maximale
bps
384 00014 mois28 millions100 millions
Vitesse de liaison montante maximale
bps
128 Ko5,7 millions11 mois50 millions
Latence
temps de parcours
environ
150 ms100 ms50 ms (maximum)~ 10 ms
Versions 3GPPRel 99/4Rel 5/6Rel 7Rel 8
Environ années de déploiement initial2003 / 42005/6 HSDPA
2007/8 HSUPA
2008 / 92009 / 10
Méthodologie d'accèsCDMACDMACDMAOFDMA / SC-FDMA

De plus, LTE est un réseau entièrement IP, prenant en charge IPv4 et IPv6.


Principes de base de LTE: - aperçu des spécifications

Il vaut la peine de résumer les principaux paramètres de la spécification 3G LTE. Compte tenu du fait qu'il existe un certain nombre de différences entre le fonctionnement de la liaison montante et de la liaison descendante, celles-ci diffèrent naturellement dans les performances qu'elles peuvent offrir.

Spécifications de base LTE
ParamètreDétails
Vitesse de liaison descendante maximale
64QAM
(Mbps)
100 (SISO), 172 (2x2 MIMO), 326 (4x4 MIMO)
Vitesses montantes de pointe
(Mbps)
50 (QPSK), 57 (16QAM), 86 (64QAM)
Type de donnéesToutes les données à commutation de paquets (voix et données). Aucun circuit commuté.
Schémas d'accèsOFDMA (liaison descendante)
SC-FDMA (liaison montante)
Types de modulation pris en chargeQPSK, 16QAM, 64QAM (liaison montante et liaison descendante)
Efficacité spectraleLiaison descendante: 3-4 fois Rel 6 HSDPA
Liaison montante: 2-3 x Rel 6 HSUPA
Bandes passantes des canaux
(MHz)
1.4, 3, 5, 10, 15, 20
Schémas duplexFDD et TDD
Mobilité0-15 km / h (optimisé),
15-120 km / h (haute performance)
LatenceInactif à actif moins de 100 ms
Petits paquets ~ 10 ms

Ces spécifications marquantes donnent une vue d'ensemble des performances que LTE offrira. Il répond aux exigences de l'industrie pour des vitesses de téléchargement de données élevées ainsi qu'une latence réduite - un facteur important pour de nombreuses applications, de la VoIP aux jeux et à l'utilisation interactive des données. Il apporte également des améliorations significatives dans l'utilisation du spectre disponible.

Nouvelles fonctionnalités LTE

LTE a introduit un certain nombre de nouvelles technologies par rapport aux systèmes cellulaires précédents. Ils permettent au LTE d'être en mesure de fonctionner plus efficacement en ce qui concerne l'utilisation du spectre, et également de fournir les débits de données beaucoup plus élevés qui sont nécessaires.

  • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex): La technologie OFDM a été utilisée pour le format de signal pour LTE car elle permettait de transmettre efficacement des bandes passantes de données élevées tout en offrant un degré élevé de résilience aux réflexions et aux interférences. Comme les données étaient transportées sur un grand nombre de porteuses, si certaines étaient manquantes en raison des interférences dues aux réflexions, etc., le système était toujours en mesure de faire face. Les schémas d'accès différaient entre la liaison montante et la liaison descendante: OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access a été utilisé dans la liaison descendante; tandis que SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access) a été utilisé dans la liaison montante. SC-FDMA a été utilisé en vue de le fait que son rapport de puissance crête à moyenne soit plus petit que pour l'OFDMA - le rapport de puissance crête à moyenne plus faible permettant d'obtenir de meilleurs niveaux d'amplificateur de puissance RF final - c'était et reste un facteur important pour la durée de vie de la batterie du combiné mobile.
  • MIMO (Multiple Input Multiple Output): L'un des principaux problèmes rencontrés par les systèmes de télécommunication précédents était celui des signaux multiples résultant des nombreuses réflexions rencontrées. En utilisant MIMO, ces chemins de signaux supplémentaires pourraient être utilisés à profit et ont pu être utilisés pour augmenter le débit.

    Lors de l'utilisation de MIMO, il est nécessaire d'utiliser plusieurs antennes pour permettre de distinguer les différents chemins. En conséquence, des schémas utilisant des matrices d'antenne 2 x 2, 4 x 2 ou 4 x 4 pourraient être utilisés. S'il est relativement facile d'ajouter des antennes supplémentaires à une station de base, il n'en était pas de même pour les combinés mobiles, où les dimensions de l'équipement utilisateur limitaient le nombre d'antennes qui devaient être espacées d'au moins une demi-longueur d'onde.

  • SAE (évolution de l'architecture du système): Compte tenu du débit de données très élevé et des exigences de faible temps de latence pour la 3G LTE, il était nécessaire de faire évoluer l'architecture du système pour permettre d'améliorer les performances. Un changement a été qu'un certain nombre des fonctions précédemment gérées par le réseau central ont été transférées vers la périphérie. Essentiellement, cela a fourni une forme beaucoup plus «plate» d'architecture de réseau. De cette manière, les temps de latence pourraient être réduits et les données acheminées plus directement vers leur destination. Dans le cadre de la mise à niveau d'un Evolved Packet Core, EPC a été développé pour garantir que les données des paquets soient acheminées aussi efficacement que possible.
  • Données IP: La 4G LTE est un système de données tout IP. La 3G UMTS avait inclus la voix à commutation de circuits, mais LTE ne prévoyait aucune voix à commutation de circuits. À l'origine, on prévoyait que les opérateurs fourniraient la capacité de données et que la voix se ferait via des applications OTT. Comme les opérateurs perdraient des revenus importants, la voix constituait à l'époque un élément majeur des revenus. Pour surmonter ce problème, la GSMA a établi la norme en matière de connectivité vocale en tant que système Voice over LTE, VoLTE.

    VoLTE a nécessité la mise en œuvre d'un noyau IMS et ce déploiement a ralenti en raison des dépenses. Pour aider les opérateurs à surmonter ce problème, une implémentation limitée d'IMS a été développée, ce qui a considérablement réduit les dépenses d'investissement requises par les opérateurs.

La 4G LTE est devenue la principale technologie de communication mobile. Les technologies de première et de deuxième génération se sont concentrées sur la voix et la 3G, puis ont évolué vers les données mobiles. La 4G LTE a amélioré les aspects des données mobiles des communications mobiles, en se concentrant principalement sur cet aspect pour permettre la connectivité générale des données mobiles.

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Voir la vidéo: 3G vs. LTE Network Architecture - SixtySec (Octobre 2020).