Изучение технологий доступа для широкополосной электросвязи (стр. 16 )

Улучшенные антенные системы (AAS). поддержка с использованием деления на подканалы и взаимозаменяемости каналов позволяет использовать широкий диапазон новейших антенных систем, включая MIMO, формирование луча, пространственно-временное кодирование (STC) и пространственное мультиплексирование (SM).

Частичное повторное использование частот. Регулирует помехи в совпадающем канале (CCI) для подержания универсального повторного использования частот с минимальным ухудшением эффективности использования спектра.

Широкополосные услуги с добавленной стоимостью. Включая услуги передачи данных и видео, а также VoIP.

Повсеместное покрытие. В условиях отсутствия прямой видимости в широком спектре демографических условий.

Безопасность. Аутентификация EAP, шифрование с использованием AES-CCM, аутентификация CMAC, сертификаты X.509, настройка функциональных клавиш, взаимная аутентификация, аутентификация устройства и пользователя

Приложения реального времени. Низкие задержки и QoS.

Взаимодействие сетей. Сети подвижного WiMAX будут способны взаимодействовать с другими технологиями и поддерживать новые архитектуры, такие как IMS, которые позволяют операторам делать доступными одни и те же приложения и услуги, используя различные проводные и беспроводные интерфейсы.

Дополнительные преимущества WiMAX включают в себя его открытый подход к стандартизации и здоровую экосистему. Сотни компаний вносят свой вклад в разработку этой технологии. Широкое участие отрасли и всемирное одобрение обеспечат возможность массового производства, что будет способствовать низкой абонентской плате и позволит развертывать широкий спектр услуг подвижной широкополосной связи как на развитых, так и на формирующихся рынках.

I.2.3.2        Режим 2000 (2k) OFDMA для стандарта IEEE 802.16 – Матрица расширений для подвижной связи

Это расширение OFDMA для стандарта ETSI EN-301958 (DVB-RCT, всемирно используемое DVB-T) за счет применения режима 2K FFT. Режим 2k OFDMA поддерживает работу в фиксированном и в подвижном варианте в соответствии со стандартом 802.16REVd, хотя он еще не признан ни в одной из Рекомендаций МСЭ‑R.

OFDMA объединяет схемы доступа FDMA и TDMA с концепцией расширения спектра. OFDMA делит ресурсы полосы пропускания (BW) между пользователями, назначая пользователю несколько подканалов и несколько временных слотов. Поднесущие псевдослучайно распределяются по всей полосе частот для достижения частотного разнесения.

Режим 2K OFDMA обладает всеми функциями, требуемыми для возможных будущих систем подвижной связи BWA IP, а именно:

•        Большое число подканалов – 80 (коэффициент обработки 19 дБ).

•        Малая избыточность – максимум 15%.

•        Большой размер БПФ – высокая частотная избирательность, позволяет поддерживать большой разброс задержек; для больших сот и работы на низких частотах, большой BW
(2,5–28 МГц) и очень высокой пропускной способности (пиковое значение составляет 4 бит/(с*Гц)).

•        Поддерживает новые схемы антенн, такие как MIMO, STC, AAS (адаптивная антенная система) и обычное разнесение антенн MRC.

•        Короткие кадры для малых задержек двусторонней связи и все уровни мобильности МСЭ (включая 250 км).

•        Адаптивные эффективные схемы кодирования (турбо схемы).

•        Схемы ARQ с малыми задержками.

•        Адаптивные схемы модуляции и коэффициенты кодирования (QPSK, 16QAM, 64QAM и 5/6, 3/4. 2/3, 1/2, 1/3. 1/4, 1/6, 1/8, 1/12), что позволяет расширять зону покрытия и работать с отрицательным значением SNR (–5 дБ).

•        Поддержка QoS (несколько уровней), использующая преимущество малого шага разбиения на подканалы (6 байтов).

•        Адаптивная регулировка подканалов.

•        Быстрое преобразование Фурье (БПФ) для закрытия пробелов.

•        Высокоэффективный режим экономии энергии.

•        Прямая и обратная автоматическая регулировка мощности.

•        Высокоэффективная передача обслуживания, которая включает в себя подвижную IP связь.

•        Возможности мягкой передачи обслуживания на физическом PHY уровне (макроразнесение).

•        Бесшовный HO выше уровня 2 (без потери пакетов).

•        Одночастотная сеть для радиовещательной передачи информации, например видео/аудио.

•        Радиовещание для конвергенции сетей и приложений радиовещания и электросвязи.

Характеристики системы

При многократном использовании одной частоты (все сектора и соты используют одну и ту же частоту) пропускная способность составляет 0,7–1,1 бита (один/Гц)/сектор при использовании решения SISO или MIMO с открытой цепью. В случае использования 6 секторов пропускная способность может увеличиваться до 6 битов/(один/Гц)/сота, и в еще более "агрессивном" варианте из 24 секторов ожидается пропускная способность ~18 бит/(один/Гц)/сота. Этот параметр может быть достигнут при условиях покрытия более 95%, включая условия МСЭ‑R покрытия для связи в автомобиле "B", логнормальные замирания величиной 10 дБ и рэлеевские замирания.

Размер соты аналогичен существующим сотовым системам (в различных сценариях и при различных мощностях передачи, но с более высокими скоростями передачи данных) с маленьким и большим радиусами соты для города, пригорода и сельской местности, включая покрытие вне зданий и внутри помещений. Режим 2k OFDMA поддерживает все другие требования системы – безопасность и IP‑режим. При использовании направленной антенны на стороне пользователя для работы в фиксированном режиме можно увеличить размер покрытия до 50 км, а пропускная способность системы может быть увеличена в 4 раза.

I.2.3.3        Матрица технологии радиоинтерфейса многостанционного доступа высокой пропускной способности с пространственным разделением (HC-SDMA) и системы широкополосной беспроводной связи iBurst™

II.2.3.3.1        Обзор HC-SDMA

HC-SDMA – это новый стандарт ANS, разработанный Альянсом отраслевых решений электросвязи (ATIS), ранее – Комитетом T1, удовлетворяющий требованиям к широкополосным беспроводным сетям доступа в интернет (WWINA), и реализованный в виде системы широкополосной беспроводной связи iBurst, которая коммерчески развернута на нескольких континентах. Основанный на подтвержденной технологии, стандарт HC-SDMA определяет радиоинтерфейс для широкомасштабной подвижной широкополосной системы iBurst, обеспечивающей объединение высокоскоростной связи, большого покрытия и высокой пропускной способности базовых станций. Система iBurst – это сквозное, стандартизованное IP-решение для беспроводной передачи данных и VoIP, использующее оборудование, производимое крупными производителями. Сегодняшние коммерчески доступные устройства пользователя включают в себя карты PCMCIA для переносных компьютеров и PDA, и настольные блоки для домашних приложений и малого бизнеса. Имеющиеся в продаже маршрутизаторы и устройства доступа также могут соединяться с настольными блоками. Сегодня решения iBurst предлагают скорости передачи на одного пользователя выше 1 Мбит/с. Базовые станции iBurst, работающие в непарных участках спектра, обеспечивают чистую пропускную способность 20 Мбит/с в полосе 5 МГц и пропускную способность 40 Мбит/с в полосе шириной 10 МГц. Система iBurst коммерчески развернута в Австралии и Южной Африке, а также имеется несколько опытных сетей в Северной и Южной Америке, Азии, Европе и Африке.

Стандарт HC-SDMA расширяет преимущества технологий дуплексной связи на основе временного разделения (TDD) и адаптивных антенн (AA), а также новейших алгоритмов пространственной обработки для получения одной из наиболее спектрально-эффективных в мире систем подвижной электросвязи, которая может предоставлять услуги подвижной широкополосной связи, используя всего лишь одну (неспаренную) полосу частот шириной 5 МГц в диапазонах спектра, разрешенных для подвижных служб. Система iBurst предназначена для работы в лицензируемом спектре ниже 3 ГГц и обеспечивает полную подвижность и широкомасштабное покрытие, которое наилучшим образом подходит для подвижных приложений. Поскольку система iBurst основана на технологии TDD и не требует симметричных спаренных полос частот, разделенных соответствующим дуплексным разносом, она может быть легко перенесена в другие полосы частот.

I.2.3.3.2        Описание радиоинтерфейса HC-SDMA

Ключевыми функциями радиоинтерфейса HC-SDMA являются:

•        TDD/TDMA с разнесением каналов 625 кГц.

•        Пиковые скорости передачи данных на одного пользователя до 16 Мбит/с в нисходящем канале, 5,5 Мбит/с в восходящем канале21.

•        Эффективность использования спектра 4 бит/с/Гц/сота (при скорости 20 Мбит/с в полосе шириной 5 МГц).

•        Асимметрия пропускной способности в нисходящем/восходящем каналах с
коэффициентом 3:1

•        Специально подбираемые модуляция и канальное кодирование для адаптации к качеству канала связи.

•        Упреждающая коррекция ошибок (FEC) и автоматизированный запрос повторения (ARQ) для свободных от ошибок каналов в пределах области покрытия.

•        Ширина полосы по запросу, динамическое распределение ресурсов.

•        Пространственная обработка адаптивных антенн для повышения качества сигнала, улучшения управления ресурсами и разрешения проблем столкновений.

•        Поддержка мобильности (передача обслуживания).

•        Поддержка качества обслуживания (QOS), встроенная в радиоинтерфейс.

Передача обслуживания, поддерживаемая радиоинтерфейсом