LTE ja HSPA+ -verkkoarkkitehtuuri
Kilkki, Mateus (2018)
Kilkki, Mateus
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805158181
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805158181
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkitaan matkapuhelinverkkojen alkua 1940-luvulta alkaen ja näiden kehitystä vuosikymmenien aikana ihmiskunnan muuttuvien tarpeiden kanssa. Perehdytään 3GPP-järjestön (3rd Generation Partnership Project) muodostumiseen ja osuuteen modernien matkapuhelinverkkojen kehityksessä sekä 3GPP:n kehitysprosessiin ITU-R:n (International Telecommunication Union Radiocommunication Sector) asettamia vaatimuksia seuraten.
Kolmannen sukupolven matkapuhelinverkkojen käyttämää HSPA+ -tekniikkaa (Evolved High Speed Packet Access) tutkittiin ja verrattiin neljännen sukupolven OFDMtekniikkaan (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Kolmannen sukupolven UMTS-verkkojen (Universal Mobile Telecommunications System) todettiin pohjautuvan CDMA-tekniikkaan (Code Division Multiple Access), mikä oli ottanut askeleen oikeaan suuntaan tiedonsiirtonopeuksien ja kapasiteettien kannalta, mutta ottaen huomioon kasvavan tiedonsiirron tarpeen voitiin todeta näiden palvelujen jäävän merkittävästi jälkeen. LTE-verkkojen (Long Term Evolution) käyttämien uusien OFDMA- (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA- (Single-carrier FDMA) ja MIMO-tekniikoiden (Multiple Input and Multiple Output) ansioista 4G-verkot tekivät suuren parannuksen tiedonsiirron nopeuteen, kapasiteettiin ja häiriöiden sietokykyyn.
Kolmannen sukupolven UMTS-verkkoarkkitehtuuri koostui useammasta elementistä kuin neljännen sukupolven LTE-verkkoarkkitehtuuri, joka oli yksinkertaistettu jotta voitaisiin parantaa verkon suorituskykyä ja vähentää viiveitä. Vaikka LTEverkkoarkkitehtuuria yksinkertaistettiin käytetyt tekniikat monimutkaistuivat, jotta verkkoihin voitaisiin saada mahdollisimman monta käyttäjää rajoittamatta kapasiteettia tai tiedonsiirtonopeutta.
Työssä verrattiin vielä toisiinsa näiden matkapuhelinverkkojen datansiirtonopeuksia downlink-suunnassa. HSPA+ -tekniikkaa käyttävät verkot saavuttivat ideaalissa olosuhteissa nopeuden 42,2 Mbit/s, kun taas LTE-tekniikkaa käyttävät uudemmat verkot saavuttivat ideaalisissa olosuhteissa nopeuden 299,6 Mbit/s. Näiden todettiin jäävän kiinteisiin kuituverkkoihin verrattuna selvästi jälkeen, mutta tulevaisuuden 5G-verkkojen integrointi 4G-verkkojen kanssa voisi tarjota parempia palveluja kuin kiinteät kuituverkot nykyään.
Kolmannen sukupolven matkapuhelinverkkojen käyttämää HSPA+ -tekniikkaa (Evolved High Speed Packet Access) tutkittiin ja verrattiin neljännen sukupolven OFDMtekniikkaan (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Kolmannen sukupolven UMTS-verkkojen (Universal Mobile Telecommunications System) todettiin pohjautuvan CDMA-tekniikkaan (Code Division Multiple Access), mikä oli ottanut askeleen oikeaan suuntaan tiedonsiirtonopeuksien ja kapasiteettien kannalta, mutta ottaen huomioon kasvavan tiedonsiirron tarpeen voitiin todeta näiden palvelujen jäävän merkittävästi jälkeen. LTE-verkkojen (Long Term Evolution) käyttämien uusien OFDMA- (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA- (Single-carrier FDMA) ja MIMO-tekniikoiden (Multiple Input and Multiple Output) ansioista 4G-verkot tekivät suuren parannuksen tiedonsiirron nopeuteen, kapasiteettiin ja häiriöiden sietokykyyn.
Kolmannen sukupolven UMTS-verkkoarkkitehtuuri koostui useammasta elementistä kuin neljännen sukupolven LTE-verkkoarkkitehtuuri, joka oli yksinkertaistettu jotta voitaisiin parantaa verkon suorituskykyä ja vähentää viiveitä. Vaikka LTEverkkoarkkitehtuuria yksinkertaistettiin käytetyt tekniikat monimutkaistuivat, jotta verkkoihin voitaisiin saada mahdollisimman monta käyttäjää rajoittamatta kapasiteettia tai tiedonsiirtonopeutta.
Työssä verrattiin vielä toisiinsa näiden matkapuhelinverkkojen datansiirtonopeuksia downlink-suunnassa. HSPA+ -tekniikkaa käyttävät verkot saavuttivat ideaalissa olosuhteissa nopeuden 42,2 Mbit/s, kun taas LTE-tekniikkaa käyttävät uudemmat verkot saavuttivat ideaalisissa olosuhteissa nopeuden 299,6 Mbit/s. Näiden todettiin jäävän kiinteisiin kuituverkkoihin verrattuna selvästi jälkeen, mutta tulevaisuuden 5G-verkkojen integrointi 4G-verkkojen kanssa voisi tarjota parempia palveluja kuin kiinteät kuituverkot nykyään.