Развертывание сетей WIMAX (стр. 2 из 16)
Системы с технологией HSPA (3GPP релиз 6) коммерчески доступны с 2007 года. Технология предусматривает частотное дуплексирование (FDD) с шириной каждого дуплексного канала 5МГц. В нисходящем канале используется модуляция QPSK, либо 16-QAM, потоковая скорость 14 Мбит/с. В восходящем канале модуляция BPSK, пиковая скорость 5,8 Мбит/с.
В то же время на рынке были системы WiMAX (релиз 1.0) с временным дуплексированием (TDD). При аналогичной ширине полосы 10 МГц они обеспечивали скорость в нисходящем канале в 2-3 раза более высокую, чем у HSPA (поскольку WiMAX при TDD общая пропускная способность динамически распределяется между нисходящими и восходящими каналами).
Таблица 2. Сравнение систем HSPA (релизы 7 и 8) и WiMAX (релиз 1.5)
| Параметры | HSPA | WiMAX | ||||
| Версия | Релиз 7 | Релиз 8 | Релиз 1.5 | |||
| Диапазон ГГц | 2.0 | 2.5 | ||||
| Дуплексирование | FDD | FDD | TDD | |||
| Ширина канала МГц | 2х5 | 2х5 | 10 | |||
| Антенны БС | 1х2 | 2х2 | 2х2 | |||
| Антенны АС | 1х2 | 1х2 | ||||
| Модуляции и скорость кодирования | ||||||
| В нисходящем канале | 64 QAM 5/6 | 16 QAM 3/4 | 64 QAM 5/6 | 64 QAM 5/6 | ||
| В восходящем канале | 16 QAM 3/4 | 64 QAM 5/6 | ||||
| Пиковая скорость, Мбит/с | ||||||
| В нисходящем канале | 17,5 | 21 | 35 | 36 | 48 | |
| В восходящем канале | 8,3 | 8,3 | 8,3 | 17 | 24 | |
Развитие технологии создало HSPA+ (HSPA релиз 7 и отдельные поправки релиза 8). В нисходящем канале их отличает модуляция 64-QAM c SIMO (1х2) или 64-QAM c SIMO (2х2). В восходящем канале добавлена модуляция 64-QAM и улучшены возможности для VoIP. Поправки в соответствии с релизом 8 позволяют использовать в нисходящем канале режим МIМО (2x2) с модуляцией 64-QAM, рассматривается возможность использования МIМОбольших порядков в нисходящем канале и МIМО (2х2) – в восходящем канале.
При сравнении мобильных WiMAX и HSPA+ можно сделать следующий выводы:
- мобильный WiMAX (релиз 1.5) имеет сравнимые с HSPA+ (релиз 8) пиковые скорости в нисходящем канале при одинаковой модуляции, скорости кодирования и ширине канала. При этом у мобильного WiMAX в восходящем канале пиковая скорость выше в 2-3 раза.
- Система HSPA+ ограничены шириной канала 2х5 МГц в традиционных спектральных условиях сетей 3G. Мобильный WiMAX поддерживает ширину канала до 20 МГц, как частотное, так и временное дуплексирование. Его частотные профили планируются в диапазонах 700, 1700, 2300, 2500 и 3500 МГц. Мобильный WiMAX обеспечивает «гладкую IP - сеть» (из конца в конец).
1.2 Сравнение ключевых технологий WiMAX и LTE
Следующим шагом эволюции систем 3GPP, являются системы Long Term Evolution (LTE). Их отличает технология OFDMA в нисходящем канале и SC-FDMA – в восходящем. Модуляция – до 64-QAM, ширина канала – до 20 МГц, дуплексирование TDD и FDD. Применены адаптивные антенные системы, гибкая сеть доступа. Сетевая архитектура полностью IP – сеть. В системе LTE применяются технологии и методы, уже применяемые в мобильном WiMAX, поэтому следует ожидать схожей эффективности систем LTE (таблица 1-2 и 1-3).
Таблица 3. Сравнение параметров реальных систем LTE и мольного WiMAX (релиз 1.5) в одинаковых частотных условиях при FDD с полосами 2х20 МГц
| Параметры | LTE | WiMAX Релиз 1.5 | |||
| Motorolla | T-Mobile | Qualcomm | |||
| Нисходящий канал | |||||
| Антенна БС | 2х2 | 2х4 | 4х2 | 2х2 | 4х4 |
| Модуляция и скорость кодирования | 64 QAM 5/6 | 64 QAM 5/6 | 64 QAM 5/6 | 64 QAM 5/6 | |
| Скорость Мбит/с | 226 | 144 | 277 | 144,6 | 289 |
| Восходящий канал | Нет данных | ||||
| Антенна АС | 1х2 | 1х2 | 1х2 | ||
| Модуляция и скорость кодирования | 64 QAM 5/6 | 64 QAM 5/6 | 64 QAM 5/6 | ||
| Скорость Мбит/с | 50,4 | 75 | 69,1 | ||
Системы LTE – это революционное улучшение 3G. LTE представляет переход от систем CDMA к системам OFDMA, а также переход к полностью IP – системе к коммуникацией пакетов. Поэтому внедрение этой технологии на существующих сетях сотовой связи означает необходимость новых радиочастотных ресурсов для получения преимущества от широкого канала. Для обеспечения обратной совместимости необходимы двухрежимные абонентские устройства. Поэтому плавный переход от систем 3G к LTE весьма сложен.
Таблица 4. Сравнение ключевых параметров LTE и WiMAX
| Параметры | LTE | WiMAX Релиз 1.5 |
| 1 | 2 | 3 |
| Дуплексирование | FDD и TDD | FDD и TDD |
| Частотный диапазон для анализа | 2000 МГц | 2500МГц |
| Ширина канала | До 20 МГц | До 20 МГц |
| От базы | OFDMA | OFDMA |
| Кбазе | SC-FDMA | OFDMA |
| Спектральная эффективность, бит/Гц/с | ||
| Нисходящий канал, MIMO (2х2) | 1,57 | 1,59 |
| Восходящий канал, SIMO (1х2) | 0,64 | 0,99 |
| Максимальная скорость мобильной станции км/ч | 350 | 120 |
| Длительность кадра, мс | 1 | 5 |
| Антенные системы | ||
| Нисходящий канал | 2х2, 2х4, 4х2, 4х4 | 2х2, 2х4, 4х2, 4х4 |
| Нисходящий канал | 1х2, 1х4, 2х2, 2х4 | 1х2, 1х4, 2х2, 2х4 |
Рисунок 1 – Сравнение средней спектральной эффективности.
Отметим, что преимущество в спектральной эффективности означает выигрыш в стоимости развертывания сети (в том числе в удельной стоимости по отношению к пропускной способности сети). Кроме того, возрастает канальная емкость, что позволяет операторам вводить дополнительные сервисы. Мобильный WiMAX представляет гладкую IP-сеть, сеть LTE более сложна (рисунок 2).
Рисунок 2 - Сравнение системных архитектур сетей WiMAX и LTE
Если сеть WiMAX основывается полностью на IP-протоколах IEEE, то сеть LTE более сложна, включает больше протоколов, в том числе проприетарные протоколы 3G. Немаловажно, что интеллектуальная собственность в области технологий WiMAX, соответствующие патенты распределены среди многих компаний, создан открытый патентный альянс, что позволяет снижать цены абонентских устройств.
Выводы сравнения WiMAX и LTE:
- WiMAX, и LTE отвечают целям IMT-Advanced;
- спецификации IMT-Advancedеще не полностью определены;
- стандарт IEEE802.16m будет полностью отражать спецификации и требования IMT-Advanced;
- мобильный WiMAX релиз 1.5 и LTE имеют похожие характеристики. В обоих на линии от базы используется OFDMAс многоуровневой модуляцией и кодированием. Пиковые скорости практически одинаковы при одинаковых кратностях модуляции и скоростях корректирующего кода. В обоих используется и FDD, и TDD дуплексированиепри ширине канала до 20 МГц. В обоих используется MIMO большой кратности и уменьшение задержки;
- мобильный WiMAX имеет двухлетний выигрыш по времени выхода на рынок и гладкую e2e IP архитектуру сети;
- пропускная способность и спектральная эффективность мобильного WiMAX по релизу 2.0 имеет лучшие параметры, чем LTE;
- мобильный WiMAX релиз 2.0 совместим с релизами 1.0 и 1.5;
- инвестиции для преобразования сетей из 2G/3Gв LTEи в мобильный WiMAXпримерно одинаковы;
- и для сетей LTE, и для сетей WiMAX необходим новый спектр;
- для обоих сетей нужны многорежимные абонентские приборы;
1.3 Сравнение ключевых технологий WiMAX и Wi-Fi.
Сравнения и путаница между WiMAX и Wi-Fi являются частыми, поскольку оба они связаны с беспроводной связью и доступом в Интернет.
WiMAX использует спектр, чтобы доставить "точка-точка подключения к Интернету. Различные 802,16 стандарты предусматривают различные виды доступа с портативных коммутаторов (по аналогии с беспроводным телефоном) для фиксированного (альтернатива проводного доступа, где беспроводные точки подключения конечных пользователей зафиксирована в регионе.)