E-UTRA es la interfaz aérea de la ruta de actualización de Long Term Evolution (LTE) de 3rd Generation Partnership Project ( 3GPP ) para redes móviles. Es un acrónimo de Evolved Universal Mobile Telecommunications System ( UMTS ) Terrestrial Radio Access , también conocido como el elemento de trabajo 3GPP en Long Term Evolution (LTE) [1], también conocido como Evolved Universal Terrestrial Radio Access ( E-UTRA ) en los primeros borradores de la especificación 3GPP LTE. [1] E-UTRAN son las siglas de Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network y es la combinación de E-UTRA, equipo de usuario(UE) y E-UTRAN Node B o Evolved Node B ( eNodeB ).
Es una red de acceso por radio (RAN) a la que se hace referencia con el nombre de estándar EUTRAN que pretende ser un reemplazo de las tecnologías UMTS y HSDPA / HSUPA especificadas en las versiones 5 y posteriores de 3GPP. A diferencia de HSPA, E-UTRA de LTE es un sistema de interfaz de aire completamente nuevo, no relacionado e incompatible con W-CDMA . Proporciona velocidades de datos más altas, menor latencia y está optimizado para paquetes de datos. Utiliza acceso de radio OFDMA para el enlace descendente y SC-FDMA en el enlace ascendente. Los ensayos comenzaron en 2008.
Funciones [ editar ]
EUTRAN tiene las siguientes características:
- Velocidades máximas de descarga de 299,6 Mbit / s para antenas 4 × 4 y 150,8 Mbit / s para antenas 2 × 2 con 20 MHz de espectro. LTE Advanced admite configuraciones de antena 8 × 8 con velocidades máximas de descarga de 2.998,6 Mbit / s en un canal agregado de 100 MHz. [2]
- Velocidades de carga máximas de 75,4 Mbit / s para un canal de 20 MHz en el estándar LTE, con hasta 1.497,8 Mbit / s en una portadora LTE avanzada de 100 MHz. [2]
- Latencias de transferencia de datos bajas (latencia inferior a 5 ms para paquetes IP pequeños en condiciones óptimas), latencias más bajas para la transferencia y el tiempo de configuración de la conexión.
- Soporte para terminales que se mueven hasta 350 km / ho 500 km / h dependiendo de la banda de frecuencia.
- Soporte para dúplex FDD y TDD , así como FDD semidúplex con la misma tecnología de acceso por radio
- Soporte para todas las bandas de frecuencia utilizadas actualmente por los sistemas IMT por ITU-R .
- Ancho de banda flexible: 1.4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz y 20 MHz están estandarizados. En comparación, W-CDMA utiliza fragmentos de espectro de tamaño fijo de 5 MHz.
- Mayor eficiencia espectral de 2 a 5 veces más que en la versión 6 de 3GPP ( HSPA )
- Soporte de tamaños de celda desde decenas de metros de radio ( femto y picocélulas ) hasta macrocélulas de más de 100 km de radio
- Arquitectura simplificada: el lado de la red de EUTRAN está compuesto solo por los eNodeB
- Soporte para la interacción con otros sistemas (por ejemplo, GSM / EDGE , UMTS , CDMA2000 , WiMAX , etc.)
- Interfaz de radio de conmutación de paquetes .
Justificación de E-UTRA [ editar ]
Aunque UMTS , con HSDPA y HSUPA y su evolución , ofrecen altas tasas de transferencia de datos, se espera que el uso de datos inalámbricos continúe aumentando significativamente durante los próximos años debido a la mayor oferta y demanda de servicios y contenido en movimiento y el continuo reducción de costes para el usuario final. Se espera que este aumento requiera no solo redes e interfaces de radio más rápidas, sino también una mayor rentabilidad de lo que es posible gracias a la evolución de los estándares actuales. Por lo tanto, el consorcio 3GPP estableció los requisitos para una nueva interfaz de radio (EUTRAN) y la evolución de la red central ( System Architecture Evolution SAE ) que satisfaría esta necesidad.
Estas mejoras en el rendimiento permiten inalámbricas a los operadores ofrecer cuádruple play servicios - voz, aplicaciones interactivas de alta velocidad, incluyendo transferencia de datos grande y rico en funciones de IPTV con una movilidad total.
A partir de la versión 8 de 3GPP, E-UTRA está diseñado para proporcionar una ruta de evolución única para las interfaces de radio GSM / EDGE , UMTS / HSPA , CDMA2000 / EV-DO y TD-SCDMA , lo que proporciona aumentos en la velocidad de datos y la eficiencia espectral. y permitir la provisión de más funcionalidades.
Arquitectura [ editar ]
EUTRAN consta solo de eNodeB en el lado de la red. El eNodeB realiza tareas similares a las que realizan los nodeB y el RNC (controlador de red de radio) juntos en UTRAN. El objetivo de esta simplificación es reducir la latencia de todas las operaciones de la interfaz radioeléctrica. Los eNodeB se conectan entre sí a través de la interfaz X2 y se conectan a la red central de conmutación de paquetes (PS) a través de la interfaz S1. [3]
Pila de protocolos EUTRAN [ editar ]
La pila del protocolo EUTRAN consta de: [3]
- Capa física: [4] Transporta toda la información de los canales de transporte MAC a través de la interfaz aérea. Se encarga de la adaptación de enlace (ACM) , el control de potencia , la búsqueda de celda (para la sincronización inicial y el traspaso) y otras mediciones (dentro del sistema LTE y entre sistemas) para la capa RRC.
- MAC: [5] La subcapa MAC ofrece un conjunto de canales lógicos a la subcapa RLC que multiplexa en los canales de transporte de la capa física. También gestiona la corrección de errores HARQ, gestiona la priorización de los canales lógicos para el mismo UE y la programación dinámica entre UE, etc.
- RLC : [6] Transporta las PDU del PDCP . Puede funcionar en 3 modos diferentes dependiendo de la fiabilidad proporcionada. Dependiendo de este modo, puede proporcionar: corrección de errores ARQ , segmentación / concatenación de PDU, reordenación para entrega en secuencia, detección de duplicados, etc.
- PDCP : [7] Para la capa RRC, proporciona transporte de sus datos con cifrado y protección de integridad. Y para el transporte de la capa IP de los paquetes IP, con compresión de encabezado ROHC , cifrado y, dependiendo del modo RLC, entrega en secuencia, detección de duplicados y retransmisión de sus propias SDU durante el traspaso.
- RRC : [8] Entre otros, se ocupa de: la información del sistema de difusión relacionada con el estrato de acceso y el transporte de los mensajes del estrato de no acceso (NAS), la localización, el establecimiento y liberación de la conexión RRC, la gestión de la clave de seguridad, el traspaso, Medidas de UE relacionadas con la movilidad entre sistemas (inter-RAT), QoS, etc.
Capas de interfaz con la pila de protocolos EUTRAN:
- NAS: [9] Protocolo entre el UE y el MME en el lado de la red (fuera de EUTRAN). Entre otros, realiza la autenticación del UE, el control de seguridad y genera parte de los mensajes de búsqueda.
- IP
Diseño de capa física (L1) [ editar ]
E-UTRA utiliza multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), tecnología de antena de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) según la categoría del terminal y puede utilizar también la formación de haces para el enlace descendente para admitir más usuarios, velocidades de datos más altas y menor potencia de procesamiento requerido en cada teléfono. [10]
En el enlace ascendente, LTE utiliza OFDMA y una versión precodificada de OFDM llamada Acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA), según el canal. Esto es para compensar un inconveniente con OFDM normal, que tiene una relación de potencia de pico a promedio (PAPR) muy alta . Un PAPR alto requiere amplificadores de potencia más costosos e ineficientes con altos requisitos de linealidad, lo que aumenta el costo del terminal y agota la batería más rápido. Para el enlace ascendente, en las versiones 8 y 9 se admite el acceso múltiple por división espacial / MIMO multiusuario (SDMA); la versión 10 introduce también SU-MIMO .
En los modos de transmisión OFDM y SC-FDMA, se agrega un prefijo cíclico a los símbolos transmitidos. Se encuentran disponibles dos longitudes diferentes del prefijo cíclico para admitir diferentes extensiones de canal debido al tamaño de la celda y al entorno de propagación. Se trata de un prefijo cíclico normal de 4,7 μs y un prefijo cíclico extendido de 16,6 μs.
LTE admite los modos dúplex por división de frecuencia (FDD) y dúplex por división de tiempo (TDD). Mientras que FDD utiliza espectros emparejados para la transmisión UL y DL separados por un intervalo de frecuencia dúplex, TDD divide una portadora de frecuencia en períodos de tiempo alternos para la transmisión desde la estación base al terminal y viceversa. Ambos modos tienen su propia estructura de trama dentro de LTE y están alineados entre sí, lo que significa que se puede usar hardware similar en las estaciones base y terminales para permitir la economía de escala. El modo TDD en LTE está alineado con TD-SCDMA y también permite la coexistencia. Hay disponibles conjuntos de chips individuales que admiten los modos de funcionamiento TDD-LTE y FDD-LTE.
Marcos y bloques de recursos [ editar ]
La transmisión LTE se estructura en el dominio del tiempo en tramas de radio. Cada una de estas tramas de radio tiene una longitud de 10 ms y consta de 10 subtramas de 1 ms cada una. Para las subtramas del servicio de multidifusión de difusión no multimedia (MBMS), el espaciado de subportadora OFDMA en el dominio de la frecuencia es de 15 kHz. Doce de estas subportadoras asignadas juntas durante un intervalo de tiempo de 0,5 ms se denominan bloque de recursos. [11] A un terminal LTE se le puede asignar, en el enlace descendente o ascendente, un mínimo de 2 bloques de recursos durante 1 subtrama (1 ms). [12]
Codificación [ editar ]
Todos los datos de transporte L1 se codifican utilizando codificación turbo y un intercalador interno de código turbo de polinomio de permutación cuadrática libre de contención (QPP) . [13] L1 HARQ con 8 (FDD) o hasta 15 (TDD) procesos se utiliza para el enlace descendente y hasta 8 procesos para UL
Canales físicos y señales de EUTRAN [ editar ]
Enlace descendente (DL) [ editar ]
En el enlace descendente hay varios canales físicos: [14]
- El canal de control de enlace descendente físico (PDCCH) transporta entre otros la información de asignación de enlace descendente, concesiones de asignación de enlace ascendente para el terminal / UE.
- El canal indicador de formato de control físico (PCFICH) utilizado para señalizar CFI (indicador de formato de control).
- El canal indicador físico híbrido ARQ (PHICH) utilizado para transportar los reconocimientos de las transmisiones de enlace ascendente.
- El canal compartido físico de enlace descendente (PDSCH) se utiliza para la transmisión de datos de transporte L1. Los formatos de modulación admitidos en el PDSCH son QPSK , 16QAM y 64QAM .
- El canal de multidifusión físico (PMCH) se utiliza para la transmisión de difusión utilizando una red de frecuencia única
- El canal de transmisión física (PBCH) se utiliza para transmitir la información básica del sistema dentro de la celda.
Y las siguientes señales:
- Las señales de sincronización (PSS y SSS) están destinadas a que el UE descubra la celda LTE y realice la sincronización inicial.
- Las señales de referencia (específicas de celda, MBSFN y específicas de UE) son utilizadas por el UE para estimar el canal DL.
- Señales de referencia de posicionamiento (PRS), agregadas en la versión 9, destinadas a ser utilizadas por el UE para el posicionamiento OTDOA (un tipo de multilateración )
Enlace ascendente (UL) [ editar ]
En el enlace ascendente hay tres canales físicos:
- El canal de acceso aleatorio físico (PRACH) se utiliza para el acceso inicial y cuando el UE pierde su sincronización de enlace ascendente, [15]
- El canal compartido de enlace ascendente físico (PUSCH) transporta los datos de transporte L1 UL junto con la información de control. Los formatos de modulación admitidos en el PUSCH son QPSK , 16QAM y, según la categoría de equipo de usuario, 64QAM . PUSCH es el único canal que, por su mayor ancho de banda, utiliza SC-FDMA
- El canal de control de enlace ascendente físico (PUCCH) transporta información de control. Obsérvese que la información de control de enlace ascendente consta únicamente de acuses de recibo de DL, así como informes relacionados con CQI, ya que todos los parámetros de asignación y codificación de UL son conocidos por el lado de la red y se señalan al UE en el PDCCH.
Y las siguientes señales:
- Señales de referencia (RS) utilizadas por el eNodoB para estimar el canal de enlace ascendente para decodificar la transmisión del enlace ascendente del terminal.
- Señales de referencia de sondeo (SRS) utilizadas por el eNodoB para estimar las condiciones del canal de enlace ascendente para que cada usuario decida la mejor programación del enlace ascendente.
Categorías de equipos de usuario (UE) [ editar ]
 | Esta sección debe actualizarse . ( Marzo de 2019 ) |
La versión 8 de 3GPP define cinco categorías de equipos de usuario LTE según la velocidad máxima de datos y la compatibilidad con las capacidades MIMO. Con 3GPP Release 10, que se conoce como LTE Advanced , se han introducido tres nuevas categorías, y cuatro más con 3GPP Release 11. y dos más con 3GPP Release 14.
| Categoría de equipo de usuario | Max. Enlace descendente de velocidad de datos L1 (Mbit / s) | Max. número de capas DL MIMO | Max. Enlace ascendente de velocidad de datos L1 (Mbit / s) | Lanzamiento 3GPP |
|---|---|---|---|---|
| NB1 | 0,68 | 1 | 1.0 | Rel 13 |
| M1 | 1.0 | 1 | 1.0 | |
| 0 | 1.0 | 1 | 1.0 | Rel 12 |
| 1 | 10,3 | 1 | 5.2 | Rel 8 |
| 2 | 51,0 | 2 | 25,5 | |
| 3 | 102,0 | 2 | 51,0 | |
| 4 | 150,8 | 2 | 51,0 | |
| 5 | 299,6 | 4 | 75,4 | |
| 6 | 301,5 | 2 o 4 | 51,0 | Rel 10 |
| 7 | 301,5 | 2 o 4 | 102,0 | |
| 8 | 2.998,6 | 8 | 1.497,8 | |
| 9 | 452,2 | 2 o 4 | 51,0 | Rel 11 |
| 10 | 452,2 | 2 o 4 | 102,0 | |
| 11 | 603.0 | 2 o 4 | 51,0 | |
| 12 | 603.0 | 2 o 4 | 102,0 | |
| 13 | 391,7 | 2 o 4 | 150,8 | Rel 12 |
| 14 | 391,7 | 8 | 9.585 | |
| 15 | 750 | 2 o 4 | 226 | |
| dieciséis | 979 | 2 o 4 | n / A | |
| 17 | 25.065 | 8 | n / A | Rel 13 |
| 18 | 1,174 | 2 o 4 u 8 | n / A | |
| 19 | 1,566 | 2 o 4 u 8 | n / A | |
| 20 | 2.000 | 2 o 4 u 8 | 315 | Rel 14 |
| 21 | 1.400 | 2 o 4 | 300 | Rel 14 |
Nota: Las velocidades máximas de datos que se muestran son para 20 MHz de ancho de banda de canal. Las categorías 6 y superiores incluyen velocidades de datos de la combinación de varios canales de 20 MHz. Las velocidades máximas de datos serán menores si se utiliza menos ancho de banda.
Nota: Estas son velocidades de datos de transporte L1 que no incluyen la sobrecarga de las diferentes capas de protocolo. Dependiendo del ancho de banda de la celda , la carga de la celda (número de usuarios simultáneos), la configuración de la red, el rendimiento del equipo de usuario utilizado, las condiciones de propagación, etc., las tasas prácticas de datos variarán.
Nota: La velocidad de datos de 3,0 Gbit / s / 1,5 Gbit / s especificada como Categoría 8 está cerca de la velocidad de datos total máxima para un sector de estación base. Una velocidad máxima de datos más realista para un solo usuario es de 1,2 Gbit / s (enlace descendente) y 600 Mbit / s (enlace ascendente). [16] Nokia Siemens Networks ha demostrado velocidades de enlace descendente de 1,4 Gbit / s utilizando 100 MHz de espectro agregado. [17]
Lanzamientos de EUTRAN [ editar ]
Como el resto de las partes estándar 3GPP , E-UTRA está estructurado en lanzamientos.
- La versión 8, congelada en 2008, especificó el primer estándar LTE
- La versión 9, congelada en 2009, incluyó algunas adiciones a la capa física como la transmisión de formación de haz de doble capa (MIMO) o el soporte de posicionamiento.
- La versión 10, congelada en 2011, introduce en el estándar varias características LTE Advanced como agregación de portadoras, SU-MIMO de enlace ascendente o relés, con el objetivo de un aumento considerable de la velocidad de datos pico L1.
Todas las versiones de LTE se han diseñado hasta ahora teniendo en cuenta la compatibilidad con versiones anteriores. Es decir, un terminal compatible con la versión 8 funcionará en una red de la versión 10, mientras que los terminales de la versión 10 podrían usar su funcionalidad adicional.
Bandas de frecuencia y anchos de banda de canal [ editar ]
Implementaciones por región [ editar ]
Demos de tecnología [ editar ]
- En septiembre de 2007, NTT Docomo demostró velocidades de datos E-UTRA de 200 Mbit / s con un consumo de energía por debajo de 100 mW durante la prueba. [18]
- En abril de 2008, LG y Nortel demostraron velocidades de datos E-UTRA de 50 Mbit / s mientras viajaban a 110 km / h. [19]
- 15 de febrero de 2008: Skyworks Solutions ha lanzado un módulo de interfaz para E-UTRAN. [20] [21] [22]
Ver también [ editar ]
- 4G (IMT-avanzado)
- Lista de velocidades de bits del dispositivo
- LTE
- LTE-A
- Evolución de la arquitectura del sistema (SAE)
- UMTS
- WiMAX
Referencias [ editar ]
- ^ a b Página de evolución a largo plazo de 3GPP UMTS
- ^ a b Capacidades de acceso por radio del equipo de usuario de 3GPP TS 36.306 E-UTRA
- ^ a b Descripción general de 3GPP TS 36.300 E-UTRA
- ^ 3GPP TS 36.201 E-UTRA: capa física LTE; Descripción general
- ^ 3GPP TS 36.321 E-UTRA: Especificación del protocolo de control de acceso (MAC)
- ^ 3GPP TS 36.322 E-UTRA: Especificación del protocolo Radio Link Control (RLC)
- ^ 3GPP TS 36.323 E-UTRA: especificación del protocolo de convergencia de datos en paquetes (PDCP)
- ^ 3GPP TS 36.331 E-UTRA: Especificación del protocolo de control de recursos de radio (RRC)
- ^ Protocolo de estrato sin acceso (NAS) 3GPP TS 24.301 para sistemas de paquetes evolucionados (EPS); Etapa 3
- ^ "3GPP LTE: Presentación de FDMA de operador único" (PDF) . Consultado el 20 de septiembre de 2018 .
- ^ TS 36.211 rel.11, LTE, acceso de radio terrestre universal evolucionado, canales físicos y modulación - capítulos 5.2.3 y 6.2.3: bloques de recursos etsi.org, enero de 2014
- ^ Estructura de tramas LTE y arquitectura de bloques de recursos Teletopix.org, recuperado en agosto de 2014.
- ^ 3GPP TS 36.212 E-UTRA Multiplexación y codificación de canales
- ^ 3GPP TS 36.211 E-UTRA Modulación y canales físicos
- ^ "Boletín de investigación de Nomor: canal de acceso aleatorio LTE" . Archivado desde el original el 19 de julio de 2011 . Consultado el 20 de julio de 2010 .
- ^ "Estandarización 3GPP LTE / LTE-A: estado y descripción general de la tecnología, diapositiva 16" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 29 de diciembre de 2016 . Consultado el 15 de agosto de 2011 .
- ^ "Récord de velocidad 4G rompió con 1.4 Gigabits por segundo llamada móvil # MWC12 | Nokia" . Nokia . Consultado el 20 de junio de 2017 .
- ^ NTT DoCoMo desarrolla un chip de baja potencia para teléfonos 3G LTE. Archivado el 27 de septiembre de 2011 en Wayback Machine.
- ^ "Nortel y LG Electronics Demo LTE en CTIA y con altas velocidades de vehículos" . Archivado desde el original el 6 de junio de 2008 . Consultado el 23 de mayo de 2008 .
- ^ "Skyworks lanza un módulo front-end para aplicaciones inalámbricas 3.9G. (Skyworks Solutions Inc.)" (se requiere registro gratuito) . Noticias inalámbricas . 14 de febrero de 2008 . Consultado el 14 de septiembre de 2008 .
- ^ "Resúmenes de noticias inalámbricas - 15 de febrero de 2008" . WirelessWeek . 15 de febrero de 2008 . Consultado el 14 de septiembre de 2008 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ "Skyworks presenta el primer módulo front-end de la industria para aplicaciones inalámbricas 3.9G" . Comunicado de prensa de Skyworks . Gratis con registro. 11 de febrero de 2008 . Consultado el 14 de septiembre de 2008 .
Enlaces externos [ editar ]
- Calculadora EARFCN y referencia de banda
- Procedimientos S1-AP Configuración, modificación y liberación de E-RAB
- Página de evolución a largo plazo de 3GPP
- Enciclopedia LTE 3GPP
- 3G Americas: UMTS / HSPA acelera la hoja de ruta de la tecnología inalámbrica. 3G Americas publica un libro blanco sobre 3GPP Release 7 a Release 8. Bellevue, WA, 10 de julio de 2007
