Изучение технологий доступа для широкополосной электросвязи (стр. 15 )

Подвижный WiMAX основывается на технологии OFDMA (Многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением), который имеет преимущества по пропускной способности, задержке, эффективности использования спектра и поддержки новейших антенн; которые, в итоге, позволяют обеспечивать более высокое качество, чем сегодняшние беспроводные технологии для широкомасштабных сетей. Вероятно, многие беспроводные технологии следующего поколения 4G будут использовать OFDMA полностью IP сети как идеальную среду для экономически эффективного предоставления услуг беспроводной передачи данных.

Пользователи смогут получать доступные по цене услуги беспроводной широкополосной связи по сетям WiMAX. При помощи более 500 участников WiMAX форума (www. wimaxforum. org), продукты, имеющие сертификат WiMAX™, используются во всем мире. WiMAX стимулирует конкуренцию на рынках широкополосной связи, снижая, таким образом, расходы потребителя. Приложения, использующие технологию WiMAX, включают в себя здравоохранение, образование, электронное правительство, электронную торговлю, безопасность и т. п. В январе 2006 года форум WiMAX анонсировал первые продукты для беспроводных широкополосных сетей, а сегодня имеется 112 сертифицированных продуктов. Различные производители предлагают сертифицированные продукты для подвижного WiMAX. WiMAX, как новейшая технология широкополосной беспроводной связи может применяться одновременно как в развитых, так и в развивающихся странах, предоставляя возможность сокращения цифрового разрыва, который существует сегодня во многих странах, включая развитые страны.

Стандарты WiMAX: Рассмотрим два стандарта WiMAX;

-        IEEE 802.16-2004/ETSI Hiperman (Завершен в июне 2004 года – поддерживает фиксированные и кочевые приложения).

-        IEEE 802.16e-2005 (Завершен в декабре 2005 года – поддерживает фиксированные, кочевые и подвижные приложения).

Стандарты WiMAX признаны в МСЭ и гармонизированы со стандартами ETSI

•        Стандарт IEEE 802.16-2004 признан в Рекомендации МСЭ-R F.1763.

•        Стандарт IEEE 802.16-2005, также известный как IEEE 802.16e, признан в Рекомендации МСЭ‑R M.1801.

Стандарт IEEE 802.16-2004 (фиксированный, кочевой): Фиксированный WiMAX, основанный на стандарте радиоинтерфейса IEEE 802.16-2004, доказал экономическую эффективность фиксированного беспроводного решения, как альтернативы кабельным услугам и услугам DSL.

Он основан на 802.16-2004 версии стандарта IEEE 802.16 и на стандарте ETSI HiperMAN. Он использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) и поддерживает фиксированный и кочевой доступ в условиях прямой видимости (LOS) и при отсутствии прямой видимости (NLOS). Первоначальные профили WiMAX форума сделаны для диапазонов частот 3,5 ГГц и 5,8 ГГц.

Стандарт IEEE 802.16e (Подвижный WiMAX): В декабре 2005 года IEEE ратифицировал дополнение IEEE 802.16e к стандарту IEEE 802.16-2004. Это дополнение добавляет стандарту функции и атрибуты, необходимые для поддержания мобильности. Стандарт IEEE 802.16e поддерживает фиксированные и кочевые приложения.

Радиоинтерфейс подвижного WiMAX использует многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA) для улучшения качества в условиях многолучевости и отсутствия прямой видимости. OFDMA введен в Дополнение IEEE 802.16e для поддержания масштабируемых значений ширины полосы частот.

Подвижный WiMAX оптимизирован для динамических каналов подвижной радиосвязи и обеспечивает поддержку передачи обслуживания и роуминга. Он использует многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA), метод многоканальной модуляции, в котором применяется деление на подканалы.

Техническая группа подвижной связи (MTG) форума WiMAX в настоящее время разрабатывает системные профили подвижного WiMAX, которые определяют обязательные и необязательные функции стандарта IEEE, требуемые для создания совместимого радиоинтерфейса подвижного WiMAX, который мог бы быть сертифицирован форумом WiMAX. Системный профиль подвижного WiMAX дает возможность конфигурировать подвижные системы на базе общего набора функций, гарантируя, таким образом, базовую функциональность для терминалов и базовых станций, в которых обеспечено полное взаимодействие. Некоторые элементы профилей базовых станций определены как необязательные для обеспечения дополнительной гибкости в вариантах развертывания, основанных на определенных сценариях развертывания, для которых могут требоваться различные конфигурации, которые оптимизированы либо по пропускной способности, либо по покрытию.

Профили подвижного WiMAX Варианта Wave-1 охватывают значения ширины полосы канала 5 МГц, 7 МГц, 8,75 МГц и 10 МГц для приложений в тех в полосах частот, которые во всем мире используются на лицензируемой основе 2,3 ГГц, 2,5 ГГц, 3,3 ГГц и 3,5 ГГц.

Профили подвижного WiMAX Варианта Wave-2 будут включать в себя такие ключевые новейшие функции, как MIMO и формирование луча. Эти и другие дополнительные функции улучшают допуски в канале, пропускную способность канала и добавляет другие расширения для поддержания дополнительных широкополосных услуг.

Базовые функции подвижного WiMAX (IEEE 802.16e)

Высокие скорости передачи данных. Антенные решения MIMO с гибкими схемами деления на подканалы и улучшенными схемами кодирования и модуляции позволяют технологии подвижного WiMAX поддерживать пиковые скорости передачи данных в секторе нисходящего канала (DL) до 46 Мбит/с, предполагая, что соотношение DL/UL составляет 3:1, а пиковые скорости передачи данных в секторе восходящего (UL) достигают 14 Мбит/с, предполагая, что соотношение DL/UL составляет 1:1, в канале шириной 10 МГц.

Качество обслуживания (QoS). Фундаментальной основой архитектуры MAC стандарта IEEE 802.16e является QoS. Оно определяет потоки обслуживания, которые могут преобразовываться в кодовые точки DiffServ или метки потоков MPLS, которые позволяют обеспечивать сквозное QoS в IP-условиях. Кроме того, деление на подканалы и схемы сигнализации на основе MAP создают гибкий механизм оптимального планирования ресурсов пространства, частоты и времени на радиоинтерфейсе для каждого кадра в отдельности. С высокими скоростями передачи данных и гибким планированием поддержка QoS может быть осуществлена гораздо лучше. В отличие от приоритетных схем QoS, этот подход позволяет поддерживать гарантированные уровни обслуживания, включая обязательные и пиковые скорости передачи информации, задержки и фазовое дрожание для различных типов трафика для каждого пользователя в отдельности.

Масштабирование. Несмотря на рост глобализации экономики, распределение спектральных ресурсов для беспроводной широкополосной связи во всем мире остается недостаточно гармонизированным. Поэтому технология подвижного WiMAX разработана так, чтобы иметь возможность работы с различными канальными планами для обеспечения совместимости с требованиями, которые различны в разных регионах мира, пока продолжаются действия по достижению гармонизации спектра в долгосрочной перспективе. Такое положение дел позволят также различным странам реализовать множественные преимущества технологии подвижного WiMAX для своих конкретных географических потребностей, например, предоставления доступного по цене доступа в интернет в сельских районах, либо увеличение пропускной способности подвижного широкополосного доступа в городах и пригородах.

Передача обслуживания и роуминг. Поддержка функций передачи обслуживания – еще одно критическое добавление в дополнении 802.16e для подвижного доступа. Способность поддерживать соединение во время движения через границы соты это основное требование к подвижной связи, и оно вводится в качестве требования в системный профиль 802.16e. Стандарт 802.16e WiMAX поддерживает различные типы передачи обслуживания от жесткого до мягкого, и выбор типа зависит от оператора. Возможности роуминга между различными поставщиками услуг могут быть реализованы как в стандарте 802.16-2004, так и в стандарте 802.16e WiMAX, но они особенно ценны для портативного и подвижного доступа.

Поддержка мобильности. Продукты 802.16e оптимизированы для подвижной связи и будут поддерживать передачу обслуживания. Поддержка режима экономии энергии и режима ожидания увеличит срок службы аккумулятора подвижных устройств пользователя.

Лучше покрытие внутри зданий. Достигаемое за счет деления на подканалы, и функция AAS дает преимущества как фиксированным, так и подвижным приложениям, потому что пользователи часто находятся внутри зданий и вне прямой видимости.

Большая гибкость управления ресурсами спектра. Деление на подканалы также дает пользователям возможность использовать интеллектуальные возможности сети для распределения требуемых ресурсов устройствам пользователя. Действительно, это приводит к более эффективному использованию спектра, что дает в результате более высокую пропускную способность и лучшее покрытие внутри зданий, а также, в некоторых случаях, меньшие расходы на развертывание сети. Это особенно ценно для операторов с ограниченным спектральным ресурсом.

Устойчивость в условиях многолучевости и собственных помех. При ортогональности подканалов как в нисходящем канале (DL), так и в восходящем канале (UL).

Временное дуплексное разнесение (TDD). Определено для первоначальных профилей подвижного WiMAX благодаря его дополнительной эффективности в поддержке асимметричного трафика и взаимозаменяемости каналов для эффективной поддержки новейших антенных систем.

Гибридный автоматический запрос повторения (H-ARQ). Для обеспечения дополнительной устойчивости при быстроменяющихся условиях на трассе в ситуациях высокой подвижности.

Частотно-селективное планирование и деление на подканалы. С несколькими вариантами перемежения для предоставления подвижному WiMAX возможности оптимизировать качество соединения на основе знания относительных значений силы сигнала для каждого соединения.

Управление сохранением энергии. Для обеспечения эффективной по мощности работы носимого терминала на аккумуляторах и портативных устройств в ждущем и резервном режимах.

Услуга многоадресной и радиовещательной передачи (MBS). Объединяет функции DVB-H и 3GPP E-UTRA.