D2d, d2d.

Обзор услуг "устройство-устройство-устройство" (D2D) в стандартах 3GPP D2D (Device-to-Device) - это технология LTE прямого подключения к устройству, впервые представленная в версии 12 3GPP, которая позволяет повысить эффективность использования радиочастотного спектра, увеличить пропускную способность и снизить энергопотребление пользовательского терминала. но основной задачей является обеспечение связи в сфере общественной безопасности, когда основная сеть недоступна или не работает. В то же время, реализация D2D привносит ряд проблем и рисков в существующие архитектуры мобильной связи, основанные на базовых станциях. Введение. В последнее время растет интерес к поддержке услуг связи между устройствами (D2D). Этот интерес обусловлен в основном популярностью приложений для социальных сетей: первое применение принципа D2D, известное как FlashLinQ, было впервые представлено компанией Qualcomm на Mobile World Congress 2011. без использования инфраструктуры оператора связи [1]. Однако FlashLinq, ведущая запатентованная технология, не получила широкого распространения. Как упоминалось выше, стандартизация D2D от 3GPP позволит LTE стать конкурентоспособной технологией мобильной широкополосной связи при построении сетей общественной безопасности [2]. Однако к таким сетям предъявляются более жесткие требования по надежности и безопасности, а также дополнительные эксплуатационные требования, особенно в части поддержки прямой связи между мобильными терминалами, когда магистральная сеть недоступна [2, 3]. В настоящее время из-за бюрократических проблем и ограниченных бюджетов для построения сетей общественной безопасности по-прежнему используются стандарты первого и второго поколения, такие как APCO 25, DMR и TETRA. Значительные различия в уровне технологий и желание получить более широкий спектр услуг привели к глобальным усилиям по совершенствованию существующих сетей общественной безопасности. На рисунке 1 показаны возможные варианты применения D2D. С технической точки зрения, использование связи между устройствами может предложить множество функциональных преимуществ [4]. Устройства D2D поддерживают высокую скорость передачи данных и низкую сквозную связь за счет прямого обмена на коротких расстояниях. Это менее энергозатратно для устройств, расположенных в шаговой доступности, вместо установки соединения через загрузочную сеть. D2D уменьшает эту перегрузку, разгружая трафик из центральной сети и освобождая емкость для устройств, которые не используют D2D-соединения. Он увеличивает зону покрытия путем ретрансляции данных от одного пользователя к другому (UE-TTE). Рисунок 1. Варианты использования D2D и возможные преимущества. С экономической точки зрения, технология D2D в сетях LTE должна создать новые возможности для бизнеса, но коммерческие приложения не входят в версию 3GPP 12. Например, многие мобильные приложения пытаются найти пользователей поблизости, но процессы отслеживания устройств (например, местоположения Facebook) обычно не работают в автономном режиме. Когда запускается приложение, центральный сервер сначала записывает информацию о местоположении абонента устройства, с которого было запущено приложение, а затем центральный сервер распространяет эту информацию среди других пользователей. Это не всегда эффективное решение. Еще один бизнес-кейс - немедленный обмен большими объемами конфиденциальных данных. Первоначально вариант использования услуг близости или прокси, также известный как LTE-Direct, и необходимые усовершенствования в архитектуре сети и безопасности были исследованы в рекомендациях 3GPPP TR 22. 803 [5] и TR 22. 703 [6]. Кроме того, в декабре 2012 года 3GPPP запустила новые исследовательские вопросы D2D в 3GPP RAN [7], включая вопросы синхронизации, обнаружения устройств и их совместимости [7]. Проза фокусируется на сетях связи общественной безопасности, в частности на сетях "точка-точка" 1. [9]. Обзор контактных услуг 3GPPP (проза) В данном разделе представлено краткое описание услуги 3GPPP prose, включая основные варианты использования, сценарии, методы улучшения и соединения. Эти аспекты поддерживают дизайн "Прозы". Основные функции и сценарии Обнаружение близлежащих D2D-устройств и создание канала связи между ними - две основные цели организации сервиса 3GPP Prose. В зависимости от того, требуется ли лицензия для создания связи, обнаружение может быть открытым или ограниченным.Организация канала D2D направлена на создание связи между двумя близлежащими пользовательскими устройствами с помощью LTE Radioprint, используя ENB или сетевые ядра Следует отметить, что допустимое расстояние между двумя устройствами зависит от условий связи, шума (SINR), полосы пропускания, задержки, плотности и коэффициента нагрузки. Услуги прямого подключения могут не ограничиваться стандартами LTE и использовать зоны ISM, в частности Wi-Fi Direct [5]. Для простоты в отношении доступности покрытия сети 3GPP разделил сценарий D2D на три категории. 'I n-Coverge' - все пользовательские терминалы должны быть расположены в зоне покрытия базовой станции. 'Fro m-Coverage' - все терминалы пользователя должны находиться вне зоны покрытия. Частичное покрытие" - нечто среднее между ними, когда некоторые устройства покрываются, а остальные - нет. Сравнение сетей D2D и сетей ad hoc Прежде чем углубиться в анализ D2D и ее дизайна, полезно сравнить эту технологию с мобильными сетями ad hoc (MANET). Она активно исследуется и успешно и активно развивается уже около 30 лет [10].Основные отличия D2DS от сетей ad hoc заключаются в том, что D2DS основана на сетевой инфраструктуре (например, сети LTE, включая базовые станции и сетевые ядра), управлении, синхронизации, аутентификации, авторизации и установка сеансов, распределение ресурсов, маршрутизация и т.д.), и может получить поддержку. Манеты чрезвычайно энергоэффективны. Более того, в то время как сети D2D состоят из одного шагового соединения, необходимого локально, сети manet требуют много шаговых соединений и в некоторых случаях не могут обойти несколько узлов, что снижает производительность сети. В мобильных сетях D2D прямые соединения являются разрешено; благодаря ENODEB всегда гарантируется эффективное резервирование. В сетях общественной безопасности D2D должен работать без поддержки eNodeB. Это похоже на то, как это работает в системах MANET: сервис в состоянии "нет покрытия" D2D должен быть простым и больше напоминать радио, чем (полноценный) MANET, который также может выполнять потоковую передачу видео. Кроме того, в режиме "без покрытия" формируются группы из нескольких десятков абонентских устройств, при этом одно устройство в каждой группе берет на себя роль eNodeB. Добавление функции D2D в LTE сопряжено с рядом проблем и рисков. Мобильным сетям уже несколько десятилетий, и операторы не заинтересованы в развертывании технологий, которые уменьшают их контроль над сетью. Более того, все существующие технологии мобильной связи, включая LTE, разработаны и оптимизированы для подключения eNodeB-UE. Развертывание D2D, требующее прямого подключения устройств друг к другу, потребует перестройки существующих сетей. Методология оценки и модель канала Важным аспектом проектирования услуг D2D является разработка модели канала. Существующие асимметричные модели 'eNodeB-UE' не подходят для моделирования каналов 'UE-UE'. В частности, характеристики распространения канала 'UE-UE' отличаются от характеристик канала 'eNodeB-UE' из-за следующих факторов Двойная мобильность - в соединении 'eNodeB-UE' только пользовательский терминал (UE) является мобильным, а базовая станция (eNodeB) - фиксированной. Для интерфейса 'UE-UE' создается сценарий двойной мобильности, включающий повышенный доплеровский сдвиг и повышенную интенсивность изменений условий распространения. Малая высота антенн - антенны базовых станций (eNodeBs) могут быть размещены на высоте от единицы (для фемтосот) до нескольких десятков метров (для макросот), в то время как абонентские устройства обычно имеют высоту около 1,5 метров. При одинаковой длине канала связи, каналы 'UE-UE' имеют более высокие потери связи, чем каналы 'eNodeB-UE'. Корреляция диандала - ожидается высокая плотность D2D UE. Например, модель 3GPP для оценки обнаружения D2D включает 150 устройств на улей [8]. В результате ожидается, что расстояния между UE будут меньше, что приведет к значительным возможностям распространения канала UE-TE, включая затенение, угол прибытия (AOA), угол убывания (AOD) и распространение задержки. Учитывая все описанные выше особенности соединения "UE-TE", идеальным подходом является разработка подходящей модели канала D2D, которая является реалистичным измерением. Однако это может значительно замедлить спецификацию и НИОКР систем D2D. Поэтому основная идея заключается в адаптации существующих моделей к возможностям D2D. Приложение A2.1 [8] стандарта 3GPPP TR 36. 843 определяет шесть вариантов моделирования системы D2D (см. таблицу ниже) и две категории сценариев (общий сценарий и сценарий общественной безопасности). Схема моделирования должна включать в себя либо 19, либо 7 длинных секторов с 3 гранями. Моделируемое радиообнаружение для каждой области представляет собой правильный шестиугольник. Выберите тип сети расстояние между плюсами 1 городская макросеть 500 м 1 RRH/крытая горячая зона на 2 городская макросеть 500 м 1 двухполосная на длиннополосная 3 городская макросеть на длиннополосная 5 городская макросеть 1732 м Опции 100 м 100 м Параметры моделирования приведены в таблице A. 2. 1. 1. 1 стандарта 3GPP TS 36. 814 и A. 2. 1. 1. 5 стандарта 3GPP TS 36. 814. Сервис прозы D2D является относительно новым объектом исследования, и его дизайн является открытым. В этом месте представлен обзор подхода к проектированию, обсуждаемого в 3GPP, который разделен на четыре части: управление просом, синхронизация, обнаружение устройств и прямая связь. В данном разделе сравниваются варианты проектирования, представленные в таблице 1. Принимаются решения о безопасности, авторизации, конфиденциальности и ценообразовании [6]. Кроме режима управления областью Топология, аналогичная E-Hytran Повторное использование функций ENB Требуется геометрия кластера Главный (основной) UE становится точкой перегрузки Это налагает тяжелое бремя на господина UE, который может "пожаловаться". Распределенные и "демократичные Топология Основные различия с E-Ytran Общие расходы могут быть высокими Распределение ресурсов сигнализации D2D Низкая сложность и общие затраты Подходит в случае обнаружения устройства Отсутствие запаса адаптации к динамическим потребностям трафика Более гибкое использование ресурсов Высокая сложность и нагрузка Может использовать нисходящие сети RX Интерференционные помехи при приеме нисходящей линии связи на UE Перегрузка Сложность управления сигнальными сигналами Ограничения управления (для FDD LTE) Сетевой TX Ходячий TX, необходимый в UE (для FDD) Сеть Uplink Tx может быть использована Интерпретировать восходящую связь как отправку в eNodeB Требуется восходящая связь TX в UE (для FDD) Низкая средняя максимальная мощность (PAPR) Требуется новый приемник SC-FDMA в UE Сложность сложения ADDM TX ниже, чем сложение SC-FDMA RX Более высокий PAPR, что приводит к снижению энергоэффективности Меньшее покрытие То же решение для случаев D2D с "внутренним/внешним покрытием". Отзывы harq Неизвестно Существующие каналы для соединения нисходящего и восходящего потоков могут быть использованы повторно с минимальными изменениями Более высокие дополнительные расходы Более длительные задержки в обратной связи Мобильное покрытие не требуется Идеально подходит для обнаружения открытого пространства Передача сигнала частотного обнаружения UE Влияет на время автономной работы Косвенные (на основе сети) Можно повторно использовать нисходящие каналы и увеличить сопряжение с минимальными изменениями EPC, необходимый для обнаружения UE, зависит от покрытия соты На основе последовательности Менее сложная передача/загрузка Возможность повторного использования последовательностей для синхронизации Ограничения передаваемой информации Основанный на пакетах Может содержать ценную информацию Загрузка/передача является более сложной. Например, синхронизация может потребоваться перед декодированием Современное/асинхронное обнаружение UE Более эффективное использование энергии и радиосвязи Быстрее и надежнее (т.е. меньше ложных тревог) Синхронизация до обнаружения может быть недоступна в случаях "вне покрытия". Работает в обоих случаях (сценарий в/из зоны покрытия) Низкая эффективность с точки зрения потребления энергии и использования радио абонентскими устройствами Таблица 1. Сравнение различных вариантов дизайна прозы 3GPP. Контрольная проза Метод управления (ad hoc против кластерной головки) - В сотовой связи, включая LTE, существует только один уровень управления между UE и сетью. Это означает, что сеть имеет полный контроль над мобильным телефоном в дополнение к стандартным и обычным аспектам. аспекты, касающиеся поставщика оборудования; если покрывается устройство D2D, доказательство должно находиться под постоянным контролем и управлением сети. Однако полный контроль над работой устройства D2D UE может быть пересмотрен. Например, использование алгоритма повторной передачи данных (HARQ) на устройствах D2D может снизить нагрузку на сеть и уменьшить задержки обратной связи. Эти наблюдения привели к необходимости разделения поведенческого контроля между сетью и UE, как показано на рисунке 2. Рисунок 2: Элементы управления UE для различных сценариев D2D. < pan> Проза управления услугами Метод управления (ad hoc vs. clusterhead) - В сотовой связи, включая LTE, существует только один уровень управления между UE и сетью. Это означает, что сеть имеет полный контроль над мобильным телефоном в дополнение к стандартным и обычным аспектам. аспекты, касающиеся поставщика оборудования; если покрывается устройство D2D, доказательство должно находиться под постоянным контролем и управлением сети. Однако полный контроль над работой устройства D2D UE может быть пересмотрен. Например, использование алгоритма повторной передачи данных (HARQ) на устройствах D2D может снизить нагрузку на сеть и уменьшить задержки обратной связи. Эти наблюдения привели к необходимости разделения поведенческого контроля между сетью и UE, как показано на рисунке 2. Рисунок 2: Элементы управления UE для различных сценариев D2D. Сервис управленческой прозы Метод управления (ad hoc vs. clusterhead) - В сотовой связи, включая LTE, существует только один уровень управления между UE и сетью. Это означает, что сеть имеет полный контроль над мобильным телефоном в дополнение к стандартным и обычным аспектам. аспекты, касающиеся поставщика оборудования; если покрывается устройство D2D, доказательство должно находиться под постоянным контролем и управлением сети. Однако полный контроль над работой устройства D2D UE может быть пересмотрен. Например, использование алгоритма повторной передачи данных (HARQ) на устройствах D2D может снизить нагрузку на сеть и уменьшить задержки обратной связи. Эти наблюдения привели к необходимости разделения поведенческого контроля между сетью и UE, как показано на рисунке 2. Рисунок 2: Элементы управления UE для различных сценариев D2D. Кроме того, устройства D2D могут перемещаться в непокрытые зоны, где сотовая сеть потеряла контроль. На рисунке 2 показаны две различные топологии ad hoc и топология управления ведущим кластером. В топологии ad hoc каждое D2D UE может контролировать свое поведение и координировать передачи с помощью протокола доступа к среде (MAC), например, протокола вероятностной сети (PSMA). Эту функциональность управления легко реализовать. Однако случайные протоколы MAC не так эффективны, как централизованное планирование ресурсов. Кроме того, она плохо вписывается в существующие архитектуры LTE и требует серьезной перестройки сети LTE. В топологии на основе кластерной головки один UE играет роль ведущего и действует как ячейка кластера в группе UE [12]. Кластерная ячейка действует как eNodeB и управляет локальной синхронизацией, управлением радиоресурсами, планированием передачи D2D и другими функциями внутри кластера. Этот режим работы создает топологию ProSe без покрытия (по крайней мере, за пределами покрытия контрольной точки), аналогичную E-UTRAN, где eNodeB предоставляет услуги UEs в ячейке. Еще одним преимуществом является то, что можно использовать многие из существующих структурных особенностей E-UTRAN. Они применяются (возможно, с необходимыми изменениями) к D2D, находящемуся вне зоны покрытия. Недостатком такого управления является то, что кластерная ячейка становится узким местом управления, что приводит к быстрому разряду батареи. Обратите внимание, что функция управления "ведущий-ведомый" не ограничивается сценариями вне покрытия. Например, разрешенный UE в зоне покрытия сотовой сети может взять на себя роль ведущего и управлять UE за пределами зоны покрытия, которые находятся в той же зоне покрытия. В качестве альтернативы он может действовать как ретранслятор, получая управляющие сигналы от eNodeB и передавая их UE за пределами зоны покрытия, как показано на рисунке 2. Восходящий канал - Как правило, абонентские устройства имеют доступ к выделенному спектру, но коммерческим устройствам D2D приходится делить радиоресурсы с существующими сотовыми устройствами в сетях LTE с двойным частотным разделением (FDD) или без звена с двойным временным разделением (TDD). 2D-передача использует ресурсы нисходящего канала, передающее D2D-устройство может создавать сильные помехи для близлежащих устройств. Он находится в той же ячейке и принимает восходящий трафик. Существует несколько причин для использования ресурсов восходящего канала. Во-первых, ресурсы восходящего канала часто используются меньше, чем ресурсы нисходящего канала, поэтому совместное использование ресурсов восходящего канала с D2D повышает спектральную эффективность. Во-вторых, определенные типы информации, такие как управляющие, пилотные и временные сигналы, всегда передаются по нисходящему каналу. Минимизация влияния D2D на сетевые характеристики нисходящего канала требует сложного и почти невозможного проектирования. В-третьих, повторное использование ресурсов восходящего канала может минимизировать помехи D2D в передачах сотовой связи. Это связано с тем, что она обычно расположена дальше от UE, а более мощные eNodeB лучше справляются с помехами. Наконец, в FDD LTE использование ресурсов восходящего канала предполагает, что UE может принимать по восходящему каналу, а использование ресурсов нисходящего канала предполагает, что UE может передавать по нисходящему каналу. Помимо проблем с настройкой, последний вариант также сложнее с точки зрения аппаратного проектирования (из-за более жестких требований к передаче радиочастотного сигнала). Управление ресурсами - Когда устройство UE находится в зоне покрытия, сеть отвечает за управление радиосвязью. Сеть может распределять ресурсы либо динамически (т.е. по текущему спросу на передачи D2D), либо статически (т.е. ресурсы, которые периодически привязаны к передаче D2D). Очевидно, что динамическое распределение использует более гибкие радиоресурсы с большими административными затратами, но обратное применимо к статическому распределению; статическое распределение кажется подходящим для обнаружения устройств D2D. Если радио динамически распределяется, устройства UE должны быть постоянно активны, что приводит к высокому потреблению энергии. Напротив, статическое распределение может минимизировать влияние обнаружения на аккумулятор абонента. Например, поскольку структура пакета может быть стандартизирована, для обнаружения предназначено 50 подкадров восходящего возврата каждые 5 секунд, что потребляет всего 1% пропускной способности сети. Это позволяет устройствам UE, участвующим в обнаружении, "спать" в течение 99% времени и просыпаться для приема/излучения сигналов обнаружения в заранее определенных подкадрах Для организации взаимодействия между устройствами D2D, колебания движения D2D могут значительно отличаться как в пространстве, так и во времени. Динамическое распределение более целесообразно, чем статическое, поскольку плотность устройств D2D может быть высокой, а централизованное планирование ресурсов в масштабе времени 1MS может привести к большим дополнительным затратам на сбор информации о соединении UE-T и более частому обновлению устройств UE в запланированном решении. Обратите внимание на то, что. С другой стороны, сети могут легко выделять ресурсные емкости для связи D2D и позволять устройствам D2D UE конкурировать, используя протоколы случайного доступа. Если абонентским устройствам не хватает покрытия, управление радиосвязью может быть централизованным (CluseTherEad). Альтернативно, это может быть предусмотрено протоколами распределенного доступа к ресурсам (например, CSMA), которые могут быть активированы, когда UE покидает зону покрытия. Синхронизация. Синхронизированная передача данных D2D является очень важным преимуществом сетей D2D для MANET. Например, в случае синхронного по времени зондирования абонентское устройство может быть активным только в определенный временной интервал для получения информации зондирования. Это потребляет гораздо меньше энергии, чем асинхронное зондирование, которое может потребовать длительного поиска для обнаружения сигнала. Однако синхронизация передач D2D затруднена, поскольку обычно задействовано несколько соединений. Сигналы передаются разными передающими UE (в отличие от состояния нисходящего канала) и достигают разных принимающих UE (в отличие от состояния восходящего канала); если D2D UE находятся в зоне покрытия и синхронизированы со своими соответствующими eNodeB, первая проблема в FDD LTE заключается в том, что передачи D2D подвержены воздействию восходящего канала. синхронизация канала или синхронизация нисходящего канала для передачи данных D2D. Если для связи используется пропускная способность восходящего канала, использование синхронизации восходящего канала для передачи D2D может привести к уменьшению помех. Однако нет гарантии синхронизации двух D2D UE: 1. они могут быть подключены к различным eNodeB, которые не синхронизированы в FDD LTE; 2. даже если они находятся в одной соте, они могут быть на разных расстояниях от eNodeB, и для синхронизации будут применяться разные временные корректировки; 3. синхронизация может быть невозможна в FDD LTE; 4. синхронизация может быть невозможна в FDD LTE. 3. возможно отсутствие подключения к электронному узлу связи. Последняя проблема также существует в TDD LTE. Поэтому следует продолжить изучение влияния синхронизации времени на производительность канала/системы. Если влияние незначительно, требуются дополнительные методы синхронизации: если устройство UE находится вне зоны покрытия, задача синхронизации усложняется. В таких случаях может потребоваться периодическая передача сигналов синхронизации. Повторное использование существующих служебных сигналов LTE, таких как первичные/вторичные сигналы синхронизации (PSS/SSS), проще и очевиднее, но неясно, достаточно ли этого или требуется дополнительная оптимизация. Более того, характеристики сигнала синхронизации, такие как продолжительность передачи, радиоресурсы и мощность передачи, также являются открытыми вопросами. Простым решением является использование функции управления головой кластера, при которой голова кластера передает опорный сигнал синхронизации. Кроме того, авторизованные абонентские устройства, такие как. Устройства D2D могут отправлять или передавать сигналы синхронизации ENODEB абонентским устройствам за пределами зоны покрытия, находящимся в том же диапазоне связи. Обнаруживающие устройства D2D Способность обнаруживать близлежащие устройства требуется как для коммерческих устройств, так и для устройств, используемых в коммуникациях общественной безопасности [5]. Устройства обнаружения можно разделить на два типа: немедленное обнаружение и обнаружение EPC (evolved packet core) [6]. В случае немедленного обнаружения устройство UE выполняет поиск близлежащих стандартов. Это требует участия устройства UE в процессе обнаружения за счет периодической загрузки/передачи сигналов обнаружения Возможны два механизма обнаружения: механизм "толчка", когда происходит передача UE, и механизм "привлечения", когда UE запрашивает информацию об обнаруженном устройстве. В обоих случаях немедленное обнаружение не исключает поддержку сети, где это возможно, независимо от того, находится ли UE в зоне покрытия; в случае обнаружения EPC, EPC определяет расстояние между устройствами UE, и устройство UE получает информацию о цели от сети до обнаружения устройства активируется процесс. Такая схема работы требует мониторинга устройства UE из сети и снижает нагрузку обнаружения на устройство UE. Проектирование сигналов обнаружения. При прямом обнаружении или обнаружении EPC абонентское устройство передает сигнал обнаружения, который может быть обнаружен другими UE. Естественным вопросом является то, какую информацию должен передавать сигнал обнаружения. Пока в [6] предполагается, что будет добавлена аутентичность устройства UE - могут быть добавлены и другие факторы, такие как информация, связанная с приложением. Количество информации, передаваемой во время зондирования, определяет объем необходимых радиоресурсов, а также влияет на зондирующий сигнал или структуру канала. Поэтому приблизительная оценка количества информации об обнаружении полезна для целей планирования. Если количество информации об обнаружении невелико, абонентскому устройству может быть достаточно передать только несколько последовательностей для обнаружения. Хотя передавать можно только ограниченную информацию, отправлять и получать эти последовательности относительно просто. Первоначально было естественно оценить, будет ли достаточным использование существующих сигналов физического уровня LTE, таких как PSS/SSS, PRACH и различных опорных сигналов. Если размер трассировочной информации слишком велик для обработки методами на основе последовательности, можно использовать методы на основе пакетов [13], но конфигурация отправки и получения пакетов трассировки является более сложной. Синхронное и асинхронное обнаружение. По сравнению с асинхронными системами обнаружения, синхронные системы являются более предпочтительными, поскольку они более эффективны с точки зрения энергетической и спектральной эффективности, что приводит к более надежному и быстрому обнаружению. Однако предположение о предварительной синхронизации до обнаружения устройства может быть сомнительным в сценариях без покрытия. Это означает, что, по крайней мере в сетях общественной безопасности, абонентские устройства могут потребовать возможности асинхронного обнаружения. Конфигурация прямой связи D2D. В [7] определено несколько режимов прямой связи, включая одноадресную передачу, ретрансляцию, групповую передачу и широковещательную передачу. Несмотря на возможность повторного использования некоторых существующих конструкций LTE (например, структуры кадров и частотных параметров), поддержка связи UE-UE может потребовать значительных изменений физического уровня и новых усилий по стандартизации, как описано ниже. Формат конфигурации - Первый вопрос по прямому интерфейсу (коммуникации) касается выбора конфигурации. В настоящее время LTE использует множественный доступ с однократным частотным разделением (SC-FDMA) в восходящей линии связи и OFDMA в нисходящей линии связи, поэтому UE имеет передатчик SC-FDMA и приемник OFDMA Если используется SC-FDMA (соответственно OFDMA), D2D UE должны быть оснащены новыми SC-... По сравнению с реализацией передатчика OFDMA, реализация приемника SC-FDMA является более сложной. Это связано с тем, что передача одной несущей требует относительно сложной координации на приемнике. Однако передатчики SCFDMA могут иметь более низкое отношение пиковой мощности к средней (PAPR). Управление питанием - управление питанием D2D помогает экономить энергию и уменьшать помехи в UE. Обратите внимание, что мощность передачи восходящего канала полностью управляется eNodeB, что позволяет устройству D2D частично управлять своей мощностью передачи, тем самым уменьшая задержку и накладные расходы на передачу управляющих сигналов. Например, eNodeB отвечает только за управление мощностью в открытом контуре и установку грубых уровней мощности передачи и допустимых диапазонов мощности, в то время как устройство D2D может осуществлять более детальное управление мощностью в закрытом контуре и реагировать на быстрые изменения качества сети. Канал. Измерение канала - Для управления услугами ProSe сети необходимо знать состояние канала D2D [5]. В зависимости от функции управления, результаты измерений могут быть отправлены в сеть или на абонентские устройства, участвующие в передаче информации. Реализация измерений канала требует дальнейшего изучения опорных сигналов, используемых в канале UE-UE, но первые измерения канала могут быть выполнены в процессе обнаружения устройства с помощью сигналов обнаружения. Первым шагом является оценка применимости существующих эталонных сигналов к LTE. Также желательно классифицировать соединения D2D в соответствии с дальностью действия UE-UE и/или мобильностью. Во-вторых, накладные расходы на опорный сигнал могут быть уменьшены для коротких, менее мобильных соединений UE-UE, поскольку качество канала должно улучшаться и изменяться медленно. Режим HARQ - режим HARQ сочетает в себе возможности повторной передачи Fron t-t o-Front (FEC) и ARQ. HARQ может сделать соединения D2D более устойчивыми, так как состояние помех может быть очень сложным и изменчивым в соединениях D2D HARQ может быть косвенным и прямым [14]. При косвенном HARQ приемник D2D сначала отправляет запрос на подтверждение (NACK) в ENODEB, а затем ENODEB отправляет ACK/NACK передатчику D2D HARQ позволяет использовать существующие LTE и нисходящие каналы с минимальными изменениями за счет дополнительной избыточности и возможной задержки обратной связи. В случае прямого HARQ приемник D2D отправляет немедленный запрос ACK/NACK передатчику D2D. Прямой HARQ можно использовать, если устройство находится как внутри, так и вне зоны покрытия; обратите внимание, что в LTE Rel. 12 проза обычно ориентирована на публичные передачи [9], где нет обратной связи. В этом случае функция HARQ может не поддерживаться. Производительность на уровне системы D2D В этом разделе представлены результаты первоначальной оценки и, соответственно, идея аспекта доказательства. Основные допущения при моделировании: 1. каждая шестиугольная сота состоит из трех областей, диаграммы антенн которых показаны в [15]; 2. предполагая, что все устройства UE находятся вне здания, модель U E-TW E-Loss является победителем + B1 со смещение м-10 дБ и UE Модель корневых потерь определена в [15].3. Определяется количество сотовых устройств, равномерно распределенных в каждой области. Те же настройки применяются к устройствам D2D.4. Для каждой прерванной передачи от устройства D2D соединение D2D прерывается в соответствии с равномерным распределением области радиуса (называемой областью D2D) с центром D2D UE EM. Поэтому приемное устройство D2D UE не обязательно должно находиться в том же поле, что и вещательное устройство.5. Передача с восходящей связью при использовании управления мощностью в открытом контуре, SNRT - регулируемый параметр SNR, PNOISE - мощность шума, A - коэффициент компенсации, PL канал потери (включая затенение). В отсутствие контроля мощности каждый UE излучает максимальную мощность.6. Это рассматривается как модель полностью регулируемого трафика. Сначала мы рассмотрим сценарий сети связи общественной безопасности и представим распределение SINR соединений D2D при различных настройках контроля выбросов, показанных на рисунке 3. Рисунок 3: Распределение SINR для D2D соединения: ISD = 1732M- диапазон D2D = 250M- 10 D2D излучающих устройств на активное слева. Если десять передатчиков D2D в одной области не координируются одновременно, левый график на рисунке 3 показывает нежелательное распределение SINR: почти 40% соединений D2D могут превышат ь-6 дБ; левый график на рисунке 4 показывает распределение SINR устройств D2D в одной области. Эти плохие значения sinr не могут эффективно решить возникшую проблему в случае управления мощностью в открытом контуре, поскольку устройства D2D распределены случайным образом (в отличие от случая восходящей связи, где все устройства передаются на один и тот же enodeb). С другой стороны, если 10 соединений D2D в одном районе координируются по времени и прямоугольнику, можно добиться гораздо лучшего распределения SINR, как показано на правом графике на рисунке 3. Более 95% каналов D2D могут иметь SINR лучше, че м-6 дБ. Эти результаты моделирования показывают, что для успешной передачи данных необходимо настроить соединение D2D. Затем рассматривается основной сценарий для изучения влияния диапазона D2D. Распределение SINR для соединения D2D на основе различных настроек управления мощностью показано на рисунке 4. Рисунок 4: Распределение SINR соединения D2D: ISD = 500M, 1 устройство излучения D2D на сектор активно на левом графике в диапазоне 250м устройств D2D и 2 устройства излучения на сектор активны на правом графике в диапазоне 50м. Левый график показывает, что менее 50% соединений D2D могут иметь SINR выш е-6 дБ даже при наличии устройств D2D, излучающих на сектор. С другой стороны, пространственное рассеивание возможно при уменьшении дальности D2D, как показано на правом графике на рисунке 4. Используя специальные настройки управления мощностью, два передатчика D2D могут поддерживаться в коалиции по секторам, если диапазон D2D составляет 50 м. Наконец, оцениваются возможности передатчика. Левый график на рисунке 5 показывает среднюю производительность в зависимости от количества излучателей D2D. Рисунок 5. Повышение уровня передачи муфты. 1 зона HIVE/3, ISD = 500 м, дальность D2D = 50 м, 10 устройств излучения на сектор (включая мобильные и D2D). Результаты показывают, что использование связи D2D для разгрузки сети повышает производительность. Рисунок 5 показывает, что пропускная способность снижается, когда количество передающих UE достаточно велико (например, девять). Это связано с более сложной помеховой природой приемников D2D, чем eNodeBs. Это становится критичным по мере увеличения количества пар D2D. Обратите внимание, что представленные оценки производительности ориентированы только на восходящую связь; они не учитывают, что D2D может экономить дополнительные ресурсы нисходящей связи и основной сети. Поэтому фактический прирост урожайности может быть еще выше. Кроме того, более сложные алгоритмы планирования (например, возможность повторного использования отдельных секторов) могут привести к дальнейшему росту. Заключение. Связь D2D - интересная новая функция, представленная в LTE Rel. 13. Эта функция облегчает координацию между сетями общественной безопасности и повсеместными коммерческими сетями на базе LTE. D2D коренным образом меняет архитектуру сотовой связи, уменьшая доминирование eNodeB и позволяя UE передавать данные непосредственно на близлежащие UE. Как описано в этом техническом документе, такие изменения потребуют переосмысления многих операционных предположений и моделей, используемых в настоящее время в сотовых системах. Эта статья посвящена текущим вопросам стандартизации D2D в 3GPP для LTE, но большинство выводов могут быть применимы ко всем стандартам сотовой связи, поддерживающим D2D. Литература.