Агрегация LTE-WLAN

Агрегация LTE-WLAN ( LWA ) — это технология, определенная 3GPP . В LWA мобильный телефон, поддерживающий как LTE , так и Wi-Fi, может быть настроен сетью для одновременного использования обоих каналов. Он обеспечивает альтернативный метод использования LTE в нелицензируемом спектре , который, в отличие от LAA/LTE-U, может быть развернут без аппаратных изменений в оборудовании сетевой инфраструктуры и мобильных устройствах, обеспечивая при этом производительность, аналогичную LAA. В отличие от других методов одновременного использования LTE и WLAN (например, Multipath TCP ), LWA позволяет использовать оба канала для одного потока трафика и, как правило, более эффективен благодаря координации на нижних уровнях стека протоколов.

Для пользователя LWA предлагает беспрепятственное использование сетей LTE и Wi-Fi и существенно повышенную производительность. Для оператора сотовой связи LWA упрощает развертывание Wi-Fi, улучшает использование системы и снижает затраты на эксплуатацию и управление сетью. LWA может быть развернуто совмещенным способом, когда eNB и точка доступа Wi-Fi или AC интегрированы в одно и то же физическое устройство, или несовмещенным способом, когда eNB и точка доступа Wi-Fi или AC подключены через стандартизированный интерфейс. именуемый Xw. Последний вариант развертывания особенно подходит для случая, когда Wi-Fi необходимо покрыть большие территории и/или услуги Wi-Fi предоставляются третьей стороной (например, университетским кампусом), а не оператором сотовой связи.

LWA был стандартизирован 3GPP в версии 13. В выпуске 14 Enhanced LWA (eLWA) добавлена поддержка диапазона 60 ГГц (802.11ad и 802.11ay, также известного как WiGig) с полосой пропускания 2,16 ГГц, агрегирование восходящих каналов, улучшения мобильности и другие улучшения.

Фон

Сотовые сети были разработаны для лицензированного спектра. Однако по мере того, как структура использования изменилась с голосовой на передачу данных, а использование данных резко возросло, операторы начали изучать возможности использования нелицензированного спектра. Использование WLAN позволяет операторам не только увеличивать пиковую скорость передачи данных и пропускную способность системы, но также предлагать услуги для несотовых устройств, таких как ноутбуки.

Чтобы удовлетворить потребности операторов, 3GPP определила различные методы интеграции доступа к WLAN в развертывание сети оператора.

В зависимости от того, как доступ к WLAN интегрирован в сеть оператора, существует две категории: 1) интеграция базовой сети, при которой доступ к WLAN подключается к базовой сети оператора с использованием интерфейсов S2a или S2b), доступных в сетях 3GPP, начиная с версии 8, и 2) Интеграция на основе RAN, при которой доступ к WLAN напрямую связан с узлами доступа RAN (например, LWA или LWIP), доступными начиная с версии 13. Все вышеперечисленные методы интеграции предполагают определенный уровень непрерывности обслуживания, а также то, что терминальные устройства всегда в пределах лицензированного покрытия сотовой связи. Когда непрерывность обслуживания не предполагается, доступ к WLAN считается интегрированным посредством так называемой бесшовной разгрузки WLAN (NSWO).

Терминальное устройство может иметь доступ либо к сотовой сети, либо к WLAN, либо к тому и другому. Эта процедура может быть либо инициирована сетью, либо инициирована терминалом. Когда он инициируется сетью, он может быть основан либо на сигнализации базовой сети (например, NAS в случае мобильности IP-потока на основе сети), либо на правилах на основе RAN. Процедуры, инициируемые терминалом, основаны либо на политиках оператора, предоставляемых терминалам (например, через ANDSF), либо на политиках/предпочтениях пользователя и т. д. Эти политики могут учитывать различные условия (например, время, местоположение, сетевую нагрузку, нагрузку доступа, условия радиосвязи и т. д.) при определении как выбора доступа, так и переключения трафика с одного доступа на другой.

При агрегации LTE-WLAN (например, LWA или LWIP) доступ к WLAN напрямую связан с узлами доступа RAN, а выбор доступа и управление/разделение трафика выполняются полностью под контролем узла сети радиодоступа (например, eNB).

LWA в деталях

С точки зрения сети существует два варианта, которые обеспечивают гибкость при развертывании LWA: совмещенный и несовмещенный. В первом случае точка доступа WLAN (AP) или контроллер доступа (AC) физически интегрированы с LTE eNB, тогда как во втором сеть WLAN (т. е. точки доступа и/или AC) подключены к LTE eNB через внешнюю сеть. интерфейс (Xw).

Конструкция LWA в первую очередь соответствует архитектуре LTE Dual Connectivity (DC) [3], как определено в 3GPP Release 12, которая позволяет UE подключаться к нескольким базовым станциям одновременно с использованием WLAN вместо вторичного eNB LTE (SeNB).

В плоскости пользователя LTE и WLAN объединяются на уровне протокола конвергенции пакетных данных (PDCP). В нисходящей линии связи eNB может планировать доставку PDU PDCP одного и того же канала в UE либо через LTE, либо через WLAN. Это возможно, поскольку уровень PDCP может переупорядочивать пакеты, полученные как от каналов LTE, так и от WLAN, что, в свою очередь, приводит к существенному увеличению производительности. Чтобы выполнить эффективное планирование и наиболее эффективно назначать пакеты каналам LTE и WLAN, eNB может принимать радиоинформацию об обоих каналах, включая индикацию управления потоком. Чтобы избежать изменений в MAC-адресе WLAN, LWA использует выделенный для этой цели EtherType, поэтому трафик LWA прозрачен для точки доступа WLAN.

В плоскости управления развитый узел B (eNB) отвечает за активацию, деактивацию LWA и решение о том, какие каналы передачи выгружаться в WLAN. Это делается с использованием информации об измерениях WLAN, сообщаемой UE. После активации LWA eNB настраивает UE со списком идентификаторов WLAN (называемым набором мобильности WLAN), в пределах которого UE может перемещаться без уведомления сети. Это компромисс между мобильностью, полностью контролируемой сетью, и мобильностью, полностью контролируемой UE.

Несмотря на то, что использование WLAN в LWA контролируется сотовой сетью, UE имеет возможность «отказаться» от использования домашней WLAN (в случае, если UE не поддерживает одновременную работу WLAN). Как правило, проект пытается найти баланс между технологией LTE, которая традиционно управляется сетью, и технологией WLAN, которая обычно предоставляет терминалу большую свободу (например, с точки зрения выбора сети и управления трафиком). При проектировании LWA решение высокого уровня (например, активация LWA) выполняется сетью, но имеется достаточный уровень свободы и гибкости UE (в пределах ограничений, установленных сетью).

Первая версия LWA, определенная в версии 14, поддерживала только агрегацию нисходящих каналов. В версии 15 это было дополнительно улучшено за счет агрегации восходящих каналов и поддержки диапазона 60 ГГц (также известного как WiGig ).

Производительность LWA

Некоторые вклады ^[1] использовать моделирование развертывания малых сот, поддерживающее покрытие сотовой связи и WLAN с использованием LWA. Это показывает, что за счет использования LWA с разделением каналов улучшается средняя пропускная способность, а также воспринимаемая пользователем на границе соты пропускная способность для всех пользователей малых сот в системе по сравнению со схемами радиовзаимодействия Rel-12/Rel-13. В этих схемах WLAN подключается через базовую сеть оператора, а не привязывается к радиодоступу, и трафик может переключаться с одного доступа на другой на основе радиоусловий доступа, включая нагрузку доступа. Однако неясно, насколько существенное улучшение может принести LWA по сравнению с другим решением агрегации LTE-WLAN на основе RAN (например, LWIP).

Развертывания

19 августа 2016 года сингапурская компания M1 объявила. ^[2] Первое коммерческое развертывание HetNet (гетерогенной сети) в Сингапуре, включая LWA. Благодаря передовой технологии агрегации LTE-WiFi (LWA) M1 планирует обеспечить пиковую скорость загрузки более 1 Гбит/с к 2017 году.

Chunghwa Telecom (CHT) откроет коммерческую сеть агрегации LTE/Wi-Fi (LWA) 23 февраля. ^[3] По данным CHT, это сделало его первым в мире оператором связи, запустившим LWA. Технологические стандарты LWA были одобрены 3GPP в июне 2016 года.

Ссылки

Дальнейшее чтение

Intel, « Агрегация LTE-WLAN (LWA): преимущества и аспекты развертывания »
5G в Америке, « Агрегация LTE и нелицензионный спектр »
The Ruckus Room, « Обручение: любовь LTE и Wi-Fi »
Qualcomm, « Улучшение интеграции LTE и Wi-Fi с агрегацией PDCP »

Внешние ссылки

[1] " Агрегация LTE и нелицензионный спектр, заархивировано 6 ноября 2015 г. в Wayback Machine "

[2] " M1 и Nokia объявляют о первом коммерческом развертывании HetNet в Сингапуре по всей стране "

[3] " Chunghwa Telecom запустит сеть LWA "

[1]

[2]

[3]