Агрегация частот в LTE-А. Кое-что полезное.(нашим ОпСоСам на заметку)

Взято с http://ru-4g.livejournal.com


alexeiboiko
Недавно выходили white papers LTE Carrier Aggregation. Technology Development and Deployment Worldwide, октябрь 2014 / 4G americas.

Я некоторые фрагменты текста пересказал по-русски, кое-где с комментариями своими в "привязке" темы к российским условиям.

Если в чем и можно быть уверенным в плане будущего мобильной связи, так это в том, что потребление трафика данных будет быстро расти. Новые приложения и услуги потребуют еще более высоких скоростей. Кроме того, будет расти число пользователей во всем мире, включая рост бизнес-клиентов. Сегодняшние работы над гибкими перспективными технологиями, такими, как агрегация частот (CA) позволит операторам, вендорам, контент-провайдерам и другим участникм мобильной экосистемы соответствовать растущим потребностям.

CA - это ключевой функционал LTE-Advanced (LTE-A), который позволяет операторам формировать "виртуальные" полосы частот для оказания услуг LTE за счет комбинирования отдельных частотных назначений. На август 2014 года, CA - это основная фича, которую внедряют операторы коммерческих сетей LTE-A. Необходимость в поддержке CA в LTE-A возникает из требований пропускной способности большей, чем та, что способны обеспечивать сети LTE с их ограничением в виде максимальной полосы частот 20 МГц. Вместе с тем, необходимо сохранять обратную совместимость LTE-A CA и сетей LTE. Преимущества поддержки агрегации - это, в частности, поддержка высоких пиковых скоростей передачи данных, а также рост средней скорости передачи данных, доступных для абонента.

CA позволяет объединять до 5 полос частот в рамках LTE Rel-8 (Прим. +Alexey Anisimov : Агрегация частот подразумевает возможность объединения до 5 каналов, каждый из которых работает в режиме, предусмотренном в Rel.8. При этом агрегируемые полосы могут быть не только из списка Rel.8, но и из любого последующего релиза (Rel.9, Rel.10, Rel.11, Rel.12...). Главное, чтобы комбинация была прописана в 3GPP). Благодаря этому операторы могут добиваться более высокой пропускной способности сети, не располагая непрерывной полосой частот. Операторы могут добиться выигрыша при статистическом мультиплексировании за счет динамического распределения трафика между множественными полосами частот (Прим.АБ: для простоты буду называть их несущими). Благодаря CA, операторы также могут задействовать в сетях LTE FDD частоты из асимметричных полос частот в качестве полос только для загрузки данных (DL).

Комбинации частотных диапазонов, которые определены рабочей группой 3GPP RAN Working Group 4, можно разделить на intra-band или внутридиапазонные (смежные и несмежные) и inter-band или междиапазонные. В рамках CA агрегируются две компонентные полосы (СС или Component Carriers) для даунлинка, как это определено в 3GPP Rel-10. 3GPP Rel-11 предусматривает больше конфигураций CA, включая несмежные внутридиапазонные CA и band 29 для междиапазонной агрегации, что называют Supplemental или дополнительным даунлинком. Релиз 12 будет включать агрегацию диапазонов FDD и TDD, а также поддержку агрегации двух CC (компонентных полос) в аплинке и трех CC в даунлинке.

В настоящее время CA может обеспечить поддержку полос частот вплоть до 100 МГц суммарно. Агрегироваться могут смежные или несмежные частоты, включая частоты в разных диапазонах. В итоге практически все частоты, которые есть в распоряжении оператора могут быть использованы для предоставления услуг LTE. CA обеспечивает эффективное использование частот и практически такие же пиковые скорости, как если бы речь шла о сплошной полосе. В некоторых сценариях гетерогенных сетей, CA может обеспечивать даже лучшие результаты, поскольку можно организовать гибкое переиспользование частот между местными узлами, чтобы обеспечить лучшую координацию межсотовой интерференции.

CA поддерживает кросс компонентное использование несущей по расписанию, когда управляющий канал одной несущей может использоваться для распределения ресурсов другой несущей для передачи данных пользователя. Это может использоваться для обеспечения, как возможности использования различных частот, так и координации интерференции в области частот, причем одновременно, что подчеркивает важность этой мощной технологии для эффективного использования радиоресурсов. Примечательно, что умощнения аплинка оказываются меньшими, нежели умощнения даунлинка, поскольку абонентское оборудование (UE) не всегда использует многополосную передачу из-за ограниченной мощности на мощность передачи.

Если полосы частот собираются из различных частотных диапазонов, они по-разному подвержены потерям распространения и по-разному интерферируют. Всё это влияет на достижимые скорости передачи данных, мощность передачи и использование ресурсов. Например, UE на границе покрытия соты, могут лучше работать с низко-частотной полосе, тогда как UE, работающая на высокой частоте, лучше работает в ближней зоне соты. Междиапазонная агрегация CA обеспечивает большую гибкость для использования фрагментированных частотных присвоений.

CA также разработана с прицелом на будущее и будет активно использоваться в рамках систем LTE-A Rel.12. За счет внедрения поддержки агрегации все большим числом сетей и расширения числа лицензированных частотных диапазонов, агрегация частот будет играть ключевую роль, как во внедрении IMT-Advanced, так и в использовании новых частотных назначений. Также следует ожидать множественных и самых разнообразных внедрений CA, в зависимости от специфицческих требований операторов.

Тем не менее, эта сравнительно простая концепция продолжит изменять реализации сетей и используемые устройства. CA станет мейнстримовой технологией. В частности, операторам рекомендуется проводить консультации с поставщиками радиоподсистемы, поставщиками абонентских устройств, а также с производителями чипсетов в рамках разработки планов внедрения CA.

++
агрегация частот в сетях LTE-A
пиковые скорости в сетях LTE-A
++

Частотные диапазоны, агрегация которых предусматривается в рамках 3GPP Rel.11.
Междиапазонная агрегация CA (2DL / 1UL)

CA_1-19 (b1+b19) по запросу Япония, NTT DoCoMo
CA_3-7 (b3+b7) по запросу Норвегия, TeliaSonera. Может быть использован в России.
CA_4-13 (b4+b13) по запросу США, Verizon Wireless
CA_4-17 (b4+b17) по запросу США, AT&T
CA_7-20 (b7+b20) по запросу Orange. В России реализовано у Билайн в Москве, в частности
CA_5-12 (b5+b12) по запросу США, US Cellular
CA_4-12 (b4+b12) по запросу США, Cox Communications
CA_2-17 (b2+b17) по запросу США, AT&T
CA_4-5 (b4+b5) по запросу США, AT&T
CA_5-17 (b5+b17) по запросу США, AT&T
CA_3-5 (b3+b5) по запросу Южная Корея, SK Telecom
CA_4-7 (b4+b7) по запросу Канада, Rogers Wireless
CA_3-20 (b3+b20) по запросу Vodafone - перспективный для России вариант агрегации. Большая тройка предположительно начнет его использование в 2015 году
CA_8_20 (b8+b20) по запросу Vodafone - теоретически перспективный для России вариант агрегации
CA_1-18 (b1+b18) по запросу Южная Корея, KDDI
CA_1-21 (b1+b21) по запросу Япония, NTT DoCoMo
CA_11-18 (b1+b18) по запросу Южная Корея, KDDI
CA_3-8 (b3+b8) по запросу Южная Корея, KT
CA_2-29 (b2+b29) по запросу США, AT&T
CA_4-29 (b4+b29) по запросу США, AT&T
CA_2-29 (b2+b29) по запросу США, AT&T
CA_4-29 (b4+b29) по запросу США, AT&T

Внутридиапазонная агрегация смежных и несмежных полос для DL

CA_C_41 b41 (2DL/2UL) по запросу США, Clearwire; CMCC
CA_C_38 b38 (2DL/2UL) по запросу CMCC
CA_C_7 b7 (2DL/2UL) по запросу CUC, CT, Telenor. Предположительно используется в Москве компанией МегаФон (задействованы полосы МегаФон и Скартел), не уверен насчет 2UL.
CA_NC_B25 b25 (2DL/1UL) Sprint
CA_NC_b41 b41 (2DL/1UL) CMCC
LTE-A CA. Агрегация полос в 3GPP Rel-12

Еще один фрагмент white papers LTE Carrier Aggregation. Technology Development and Deployment Worldwide, октябрь 2014 / 4G americas. Напомню, какие еще фрагменты я цитировал:

- Вводная публикация
- Агрегация частот в 3GPP Rel-11
Сегодня заглянем чуть далее - какие варианты агрегации планируют использовать операторы мира. Российских операторов в этом списке почему-то нет. То ли они ничего пока не планируют, то ли сказывается слабость взаимодействия с центрами стандартизации.

Итак, какие варианты агрегации ждем от Rel-12.

Междиапазонная агрегация двух полос под даунлинк и одной полосы для аплинка.

Типовые достижимые скорости при использовании полос по 20 МГц - 300 Мбит/с вниз и 50 Мбит/с вверх. Указаны операторы, которые планируют тестирование или запуск данной комбинации полос частот.

CA_1-3 (b1+b3) - Китай, China Unicom, China Telecom
CA_1-7 (b1+b7) - Южная Корея, LGU+
CA_1-8 (b1+b8) - Япония, Softbank
CA_1-11 (b1+b11) - Япония, Softbank
CA_1-18 (b1+b18) - Япония, KDDI
CA_1-26 (b1+b26) - Япония, KDDI

CA_2-4 (b2+b4) - США, T-Mobile US
CA_2-5 (b2+b5) - США, AT&T
CA_2-12 (b2+b12) - США, US Cellular
CA_2-13 (b2+b13) - США, Verizon Wireless

CA_3-19 (b3+b19) - Япония, NTT DoCoMo
CA_3-20 (b3+b20) - Австрия, Telekom Austria. Комбинация этих диапазонов частот, почти наверняка будет использоваться и в России.
CA_3-26 (b3+b26) - Южная Корея, KT Corp.
CA_3-27 (b3+b27) - Южная Корея, KT Corp.
CA_3-28 (b3+b28) - Япония, eAccess

CA_4-12 (b4+b12) - США, T-Mobile US
CA_4-27 (b4+b27) - NII Holdings

CA_5-7 (b5+b7) - Южная Корея, LG U+
CA_5-25 (b5+b25) - США, US Cellular

CA_7_20 (b7+b20) - Австрия, Telekom Austria. Это тоже "российская" комбинация, нам интересная. Ее поддержку уже реализовал Билайн в Москве.
CA_7_28 (b7+b28) - Группа Telefonica

CA_8-11 (b8+b11) - Япония, Softbank
CA_8-20 (b8+b20) - Группа Vodafone. Теоретически может быть интересен для России. Но для этого надо будет, вероятно, отказаться от GSM. Т.е. это на какую-то отдаленную перспективу. И все же, неплохая комбинация, обещающая хорошую дальнобойность и проникновение в помещеня в сочетании с приемлемыми скоростями за счет объединения полос.

CA_12-25 (b12+b25) - США, US Cellular

CA_19-21 (b19+b21) - Япония, NTT DoCoMo

CA_20-32 (b20 +b32) - Группа Orange

CA_23-29 (b23+b29) - США, Dish

CA_39-41 (b39+b41) - CMCC

CA_41-42 (b41+b42) - Китай, China Unicom; Китай, China Telecom


Внутридиапазонная агрегация смежных полос частот

CA_C_B3 b3 (2DL/2UL) Китай, China Unicom. Может быть интересен для России, например, в виде совместного использования частотных пулов МТС и Билайн в b3.

CA_C_B7 b7 (2DL/2UL) Группа Orange. Может быть интересен для России, но достаточным ресурсом операторы обладают только "вскладчину". Смогут ли договориться участники рынка о совместном использовании? Не думаю.

CA_C_B23 b23 (2DL/1UL). США, Dish.

CA_C_B27 b27 (2DL/1UL). NII Holdings

CA_C_B39 b39 (2DL/1UL) CMCC

CA_C_B40 b40 (3DL/1UL) CMCC. Здесь могла бы развернуться российская "Основа Телеком". Но пока шансов у компании маловато будет.

CA_C_b42 b42 (2DL/2UL) CMCC, NII, Bollore


Междиапазонная агрегация полос TDD и полос FDD (2DL/1UL)

CA_8-40 b8+b40 Южная Корея, KT Korp. Может быть интересна в России, например, Tele2 или того из операторов большой тройки, который заполучит частоты b40 и решится отказаться от GSM.

CA_1-42 b1+b42 Япония, NTT DoCoMo

CA_19+42 b19+b42 Япония, NTT DoCoMo


Междиапазонная агрегация 3 DL, включая внутридиапазонную агрегацию несмежных полос частот


CA_1-3-5, b1+b3+b5, Южная Корея, SK Telecom
CA_1-3-8, b1+b3+b8, Южная Корея, KT. В России можно подумать в перспективе о такой комбинации
CA_1-3-19, b1+b3+b10, Япония, NTT DoCoMo
СA_1-3-20, b1+b3+b20, группа Vodafone. В России стоит активно присмотреться к этой комбинации
CA_1-5-7, b1+b5+b7, Южная Корея, LG U+
CA_1-7-20, b1+b7+b20, группа Vodafone. Еще одна потенциально интересная комбинация для условий российского рынка.
CA_1-19-21, b1+b19+b21, Япония, NTT DoCoMo.
CA_1-42-42, b1+b42+b42, Япония, NTT DoCoMo. Тоже на заметку, для городских центров может быть актуальной комбинация.

CA_2-2-13, b2+b2+b13, США, Verizon Wireless
CA_2-4-4, b2+b4+b4, США, T-Mobile US
CA_2-4-5, b2+b4+b5, США, US Cellular
CA_2-4-13, b2+b4+b13, США, Verizon Wireless
CA_2-5-12, b2+b5+b12, США, US Cellular
CA_2-5-30, b2+b5+b30, США, AT&T
CA_2-12-12, b2+b12+b12, США, AT&T
CA_2-12-30, b2+b12+b30, США, AT&T
CA_2-29-30, b2+b29+b30, США, AT&T

CA_3-3-7, b3+b3+b7, Швеция, TeliaSonera. Теоретически "российская" комбинация. На практике не знаю, у кого из операторов столько частот в b3. Возможно совместное использование пулов частот. Если у нашего регулятора дойдут руки прописать разрешение на все виды агрегаций 3GPP Rel.12.
CA_3-7-7, b3+b7+b7, группы Orange, Deutsche Telecom. Безусловно перспективная для России тема - этим, вероятно, будет пользоваться МегаФон с его пулом b7. Да и для МТС + Билайн вполне годная комбинация, как и предыдущая.
CA_3-7-20, b3+b7+20, группа Vodafone. Очевидно, самая оптимальная комбинация для российских операторов на сегодня. Только еще устройств придется дождаться. Впрочем, если сеть будет поддерживать комбинации b3+b7, b7+b20, b3+b20 - это тоже хорошо уже сегодня.

нипонел, но поставел плюс ибо умно

не, ну если дампс похоронили, то и гсм туда же.

Если отключить GSM, представляете, что будет?
Так что не пишите глупостей.

А что будет? Если запланировать отключение, например, к 2020-ому, то трагедии не будет, люди смогут подготовится, да и телефонов с 3Г у операторов есть за 450-500 рублей.

есть, но все (или почти все) 2-х симочники способны работать только с одной 3G-сим-картой одновременно. Не говоря уже про 3-4-симочники.

к 2020-ому году будет одна симка работать в 5Г две в 4Г и три в 3Г. Так что не проблема будет.

.... ядерная зима :super:

Почему к 2020? Прямо сейчас! Ну или к новому году. Лично мне не хотелось бы менять дальнобойные 900МГц, которые есть везде, на 2100. Это дальность будет ещё хуже Мотива, и трассы и малые населённые пункты останутся вообще без связи. Да и в городах проблемы с уровнем сигнала будут.

В 2018-том у нас в России мега проект к нему нельзя, а потом уже можно. Ударит по имиджу.

боюсь, к 2020 году не будет нормальных телефонов. там уже наверно сразу в мозг вещать будут :-D

А кто говорил про похороны GSM?
"Агрегация частот подразумевает возможность объединения до 5 каналов"

"В настоящее время CA может обеспечить поддержку полос частот вплоть до 100 МГц суммарно. Агрегироваться могут смежные или несмежные частоты, включая частоты в разных диапазонах. В итоге практически все частоты, которые есть в распоряжении оператора могут быть использованы для предоставления услуг LTE. CA обеспечивает эффективное использование частот и практически такие же пиковые скорости, как если бы речь шла о сплошной полосе. В некоторых сценариях гетерогенных сетей, CA может обеспечивать даже лучшие результаты, поскольку можно организовать гибкое переиспользование частот между местными узлами, чтобы обеспечить лучшую координацию межсотовой интерференции."

Простым языком это позволить объединить доступные полосы, т.е. сеть оператора будет на 2600/1800/900мгц одновременно и задействовать все полосы данных частот(что в 2-3 раза увеличит скорости в ЛТЕ и конечно исправит ситуацию с покрытием ибо 2600мгц к примеру позволяет обслуживать больше абонентов на 1 бс, но дальность работы в на порядки меньше чем в 1800/900мгц!
т.е. это тот можно сказать тот самый полноценный 4G с скоростями до 450мбит/с (в реале в РФ ~100мб)
Технология CA позволит также(при грамотном проектировании и настройке) распределить скорости равномерно по абонентам(не будет так, что я качаю 20мбит, а сосед через 2 дома 200мбит)

Я бы поостерегся так громко говорить про настоящее время.

Сегодня при агрегации несущих есть очень много НО....

1. Софт оператора:

1. Как Вы процетировали это релиз ПО на оборудовании оператора. Сегодня это 10 или 11 релиз по 3GPP в зависимости от вендора и типа ПО, но оба эти релиза подразумавают агрегацию не больше, чем 20 МГц+20МГц. До 100 пока не дотягиваем.
2. Агрегацию трех (типа 20+20+20) и более диапазонов еще пока не сделали даже на уровне поддержки со стороны оператора.

2. Мобильные терминалы:

На сколько я понимаю сегодня на рынке есть только два терминала, которые поддерживают релиз 10, это iPhone 6 и Note 4. Ни один из других телефонов агрегацию несущих не поддерживает сегодня (поддерживает только 9 релиз), но даже iPhone 6 является UE категории 4, что ограничивает его работу агрегацией не более, чем 10+10.

Таким образом, может быть привлекательна вот эта комбинация CA_3-7 (b3+b7) для федеральных операторов, но это только 10 + 10 МГц сегодня.

3. Балансировка трафика.

Не нужно забывать, что при работе агрегации несущих сегодня одна частота является основной, а вторая вторичной. Логично ожидать, что основной будет частота более низкого диапазона - 1800 в нашем случае. При этом 2600 будет работать на вспомогательной основе. Т.е. uplink всегда передается на основной 1800, а 2600 передает данный в downlink вспомогательно при необходимости. О корректной балансировке нагрузки тут говорить рано.

4. Частотыный спектр.

Это отличная идея сделать дальнобойный LTE900 вместо GSM, но его нельзя делать до тех пор, пока не будет VoLTE иначе абоненту некуда будет падать для CSFB.

Так что сегодня пока больше вопросов, чем ответов....

скайлинг - это скоросное шосэ которово хватед фсем!
а есле не хватед - оно само тутжэ раширитса!!
(с) апологеты

Друг, будущее уже наступило-

"Билайн соорудил в Москве неплохую сеть LTE в диапазонах b7 и b20, включил на ней поддержку LTE-A CA b7+b20
Итак, что именно сделано. На сетях LTE Билайн Московского региона запущена поддержка функционала inter-band Carrier Aggregation. Объединяются каналы из диапазонов частот 3GPP b7 (2.5-2.7 ГГц), где у Билайн есть полоса 10 МГц и 3GPP b20 (800 МГц), где у Билайн есть нелепые 7.5 МГц, из которых задействованы 5 МГц. Благодаря этому, сеть работает с объединенным частотным ресурсом в 15 МГц."
Да, это небольшой скачок, но начало уже положено!
Вот МТС тоже подтягивается:
"МТС запустила LTE-A CA b3+b7. Начали с Уфы

Компания МТС запустила сеть LTE 1800 на базе решения Ericsson в Башкирии.

В дальнейшем компания МТС планирует запуски LTE1800 b3 в Москве и области, Пермском крае, С.Петербурге, Курганской области, Краснодарском крае, Свердловской, Челябинской и Тюменской областях, ХМАО, ЯНАО, Архангельской, Вологодской, Калининградской, Мурманской, Ленинградской, Новгородской, Псковской областях, а также в республиках Коми, Адыгея, Карелия и в НАО. Соответственно, в этих регионах появится возможность пользования LTE у пользователей "американских" версий Apple iPad mini (1455), iPad Retina (A1460) и iPhone 5 (A1429). Об этом вчера сообщили Ведомости."
Не говоря о Мегафоновском LTE-A 20+20МГц
Конечно для полосы 20 МГц и устройства Cat.4 максимально достижимая скорость равна 150 Мбит/с.
И этого в принципе достаточно, но как часто вы видите 50мбит? И как часто вы видите ЛТЕ в принципе?
Проблема в том, что полосой 20МГц владеет только Мегафон(благодаря покупке Йоты)
CA(агрегация) решает 3 основных проблемы:1)Зона охвата 2) Гибкое распределение скорости по абонентам 3) Узкая полоса в 10МГц
Конкурировать как то с Мегой или той же Йотой надо и у других ОпСоСов остается 2 варианта-
1)Объеденить пулы (скажем Яйцам с Пчёлами и Мотиву с основой телеком к примеру)
2)Агрегация(т.к. первый вариант очень маловероятен, остается только Carrier aggregation)
P.S. "Qualcomm добавляет поддержку LTE-A CA в чипсеты для бюджетных смартфонов

Семейство чипсетов Qualcomm Snapdragon 200 пополнит Snapdragon 210, который сможет поддержать работу с сетями 3G и 4G LTE, а также LTE Dual SIM в смартфонах бюджетной категории.
QTI также представила первый референтный дизайн планшета с поддержкой LTE, что позволит OEM и ODM вендорам создать и вывести на рынок "новый класс" мультимедийных подключенных планшетов 3G/LTE. Первые версии платформ будут доступны с процессорами Snapdragon 410 и Snapdragon 210.
QTI анонсировала трансиверы по технологии 28 нм, которые оптимизированы для поддержки LTE и LTE Advanced в устройствах среднего и бюджетного ценовых классов, а также фронт-энд решение Qualcomm RF360, которое позволит производителям проводить легкую кастомизацию продуктов с LTE-A для формирования различных комбинацией поддержки региональных и глобальных частотных диапазонов"

Для будущего нам надо еще очень много поработать:



Из этого вытекает следующая проблема: В качестве основной несущей работает b20 так как это более низкая частота, агрегация работает только при наличии двух несущих (2600+800) в данном случае . ТАким образом зона покрытия CA определяется до сих пор зоной покрытия 2600.


15 МГц действительно доступно, но только при наличии 2600, с ограниченным UL так как он до сих пор работает на 800, и к томуже перегружет за счет большого покрытия.




Сегодня нет терминалов которые поддерживают 20+20, только 10+10 максимум. Это нерабочее решение на сегодня. Громкий маркетинговый ход и не более.




Да, это верно, кстати, без агрегации несущих.





1. Нет, это не верно. Агрегация несущих работатет только тогда, когда обе частоты принимаются мобильной станцией, покрытие не расширяется при внедрении CA.
2. Нет, это не верно. Агрегация несущих не выполняет функции балансировки трафика. Более того, может ограничивать работу алгоритмов по балансировке за счет того, что имеется основная несущая.
3. Да это так, можно достичь расширения полосы выше, чем 10 МГц.





Мотив это уже успешно внедрил в Свердловской, Курганской областях, ХМАО, ЯНАО..

Это правильный шаг на пути внедрения агрегации несущих, но к сожалению до сих пор работа CA зависит от очень слабо проникающего 2600 диапазона.