Compararea standardelor de date wireless - Comparison of wireless data standards

Există o mare varietate de tehnologii de date fără fir, unele aflate în competiție directă între ele, altele concepute pentru aplicații specifice. Tehnologiile fără fir pot fi evaluate printr-o varietate de valori diferite, dintre care unele sunt descrise în această intrare.

Standardele pot fi grupate după cum urmează, în ordine crescătoare a intervalului:

Sistemele de rețea personală (PAN) sunt destinate comunicării pe distanțe scurte între dispozitivele controlate de obicei de o singură persoană. Unele exemple includ căști fără fir pentru telefoane mobile sau senzori de ritm cardiac fără fir care comunică cu un ceas de mână. Unele dintre aceste tehnologii includ standarde precum ANT UWB , Bluetooth , ZigBee și Wireless USB .

Rețelele de senzori fără fir (WSN / WSAN) sunt, în mod generic, rețele de dispozitive cu consum redus de energie, cu cost redus, care se interconectează fără fir pentru a colecta, schimba și uneori acționa date colectate din mediile lor fizice - „rețele de senzori”. Nodurile se conectează de obicei într-o topologie stea sau mesh. În timp ce majoritatea nodurilor individuale dintr-un WSAN sunt de așteptat să aibă o rază de acțiune limitată ( Bluetooth , ZigBee , 6LoWPAN etc.), anumite noduri pot fi capabile de comunicații mai extinse ( Wi-Fi , rețele celulare etc.) și orice WSAN individual poate acoperi o gamă geografică largă. Un exemplu de WSAN ar fi o colecție de senzori dispuși în întreaga instalație agricolă pentru a monitoriza nivelurile de umiditate a solului, pentru a raporta datele înapoi la un computer din biroul principal pentru analiză și modelare a tendințelor și, probabil, pentru a activa conductele automate de udare dacă nivelul este prea jos.

Pentru comunicații mai largi, este utilizată rețeaua locală fără fir (WLAN). WLAN-urile sunt adesea cunoscute sub numele de produs comercial Wi-Fi . Aceste sisteme sunt utilizate pentru a oferi acces wireless la alte sisteme din rețeaua locală, cum ar fi alte computere, imprimante partajate și alte astfel de dispozitive sau chiar internetul. De obicei, o rețea WLAN oferă viteze și întârzieri mult mai bune în cadrul rețelei locale decât accesul la internet al unui consumator mediu . Sistemele mai vechi care oferă funcționalitate WLAN includ DECT și HIPERLAN . Cu toate acestea, acestea nu mai sunt utilizate pe scară largă. O caracteristică tipică a rețelelor WLAN este că acestea sunt în mare parte foarte locale, fără capacitatea de mișcare fără probleme de la o rețea la alta.

Rețelele celulare sau WAN sunt proiectate pentru zone de acoperire la nivel de oraș / național / global și mobilitate fără probleme de la un punct de acces (adesea definit ca stație de bază ) la altul, permițând o acoperire uniformă pentru zone foarte largi. Tehnologiile de rețea celulară sunt adesea împărțite în a doua generație de rețele 2G , 3G și 4G . Inițial rețelele 2G erau sisteme celulare digitale centrate pe voce sau chiar doar vocale (spre deosebire de rețelele analogice 1G). Standardele tipice 2G includ GSM și IS-95 cu extensii prin GPRS , EDGE și 1xRTT , oferind acces la internet utilizatorilor rețelelor 2G centrate pe voce. Atât EDGE cât și 1xRTT sunt standarde 3G, așa cum sunt definite de ITU , dar sunt de obicei comercializate ca 2.9G datorită vitezei lor relativ mici și a întârzierilor mari în comparație cu tehnologiile 3G adevărate.

Sisteme Adevărat 3G , cum ar fi EV-DO , W-CDMA (inclusiv HSPA ) furnizează combinate cu comutare de circuite și cu comutare de pachete de date și servicii de voce de la bun început, de obicei , la rate de date mult mai bine decât rețelele 2G cu extensiile lor. Toate aceste servicii pot fi utilizate pentru a oferi acces combinat de voce mobil și acces la Internet în locații îndepărtate.

Rețelele 4G oferă rate de biți chiar mai mari și multe îmbunătățiri arhitecturale, care nu sunt neapărat vizibile pentru consumator. Sistemele actuale 4G care sunt implementate pe scară largă sunt HSPA + , WIMAX și LTE . Ultimele două sunt rețele bazate pe pachete pure, fără capacități tradiționale de circuit vocal. Aceste rețele oferă servicii de voce prin VoIP .

Unele sisteme sunt proiectate pentru comunicații punct-la-punct linie de vedere, odată ce două astfel de noduri se îndepărtează prea mult și nu mai pot comunica. Alte sisteme sunt proiectate pentru a forma o rețea mesh fără fir folosind unul dintre o varietate de protocoale de rutare . Într-o rețea mesh, atunci când nodurile se îndepărtează prea mult pentru a comunica direct, ele pot comunica în continuare indirect prin intermediul nodurilor intermediare.

Standarde

Următoarele standarde sunt incluse în această comparație.

Rețea extinsă fără fir (WWAN)

Rețea locală fără fir (WLAN)

  • Wi-Fi : standardele 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax.

Rețea fără fir personală (WPAN) și majoritatea rețelelor de senzori fără fir (WSAN)

Prezentare generală

Compararea metodelor de acces la internet mobil

Nume comun		 Familie Utilizare primară Radio Tech Aval
(Mbit / s)		 Amonte
(Mbit / s)		 Note
HSPA + 3GPP Internet mobil CDMA / TDMA / FDD
MIMO 		21
42
84
672		 5,8
11,5
22
168		 HSPA + este implementat pe scară largă . Revizia 11 a 3GPP prevede că HSPA + are o capacitate de transfer de 672 Mbit / s.
LTE 3GPP Internet mobil OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / pentru LTE-FDD / pentru LTE-TDD 100 Cat3
150 Cat4
300 Cat5
(în FDD de 20 MHz)
 50 Cat3 / 4
75 Cat5
(în FDD de 20 MHz)		 Actualizarea LTE-Advanced se așteaptă să ofere rate de vârf de până la 1 Gbit / s viteze fixe și 100 Mb / s utilizatorilor de telefonie mobilă.
WiMax rel 1 802.16 WirelessMAN MIMO - SOFDMA 37 (TDD 10 MHz) 17 (TDD 10 MHz) Cu 2x2 MIMO.
WiMax rel 1.5 802.16-2009 WirelessMAN MIMO - SOFDMA 83 (20 MHz TDD)
141 (2x20 MHz FDD)		 46 (20 MHz TDD)
138 (2x20 MHz FDD)		 Cu 2x2 MIMO. Îmbunătățit cu canale de 20 MHz în 802.16-2009
WiMAX rel 2.0 802,16m WirelessMAN MIMO - SOFDMA 2x2 MIMO
110 (20 MHz TDD)
183 (2x20 MHz FDD)
4x4 MIMO
219 (20 MHz TDD)
365 (2x20 MHz FDD)		 2x2 MIMO
70 (20 MHz TDD)
188 (2x20 MHz FDD)
4x4 MIMO
140 (20 MHz TDD)
376 (2x20 MHz FDD)		 De asemenea, utilizatorii cu mobilitate redusă pot agrega mai multe canale pentru a obține o viteză de descărcare de până la 1 Gbit / s
Flash-OFDM Flash-OFDM Mobilitate Internet mobil
până la 350 km / h		 Flash-OFDM 5,3
10,6
15,9		 1,8
3,6
5,4		 Autonomie mobilă 30 km (18 mile)
Autonomie extinsă 55 km (34 mile)
HIPERMAN HIPERMAN Internet mobil OFDM 56,9
Wifi 802.11
( 11n )		 Wireless LAN OFDM / CSMA / MIMO / Half Duplex 288.8 (folosind configurația 4x4 în lățimea de bandă de 20 MHz) sau 600 (folosind configurația 4x4 în lățimea de bandă de 40 MHz)

Îmbunătățirile antenei , frontului RF și modificările minore ale temporizatorului de protocol au ajutat la implementarea rețelelor P2P cu rază lungă de acțiune care compromit acoperirea radială, randamentul și / sau eficiența spectrelor ( 310 km și 382 km )
iBurst 802,20 Internet mobil HC-SDMA / TDD / MIMO 95 36 Raza celulei: 3-12 km
Viteza: 250 km / h
Eficiența spectrală: 13 biți / s / Hz / celulă
Factorul de reutilizare a spectrului: "1"
EDGE Evolution GSM Internet mobil TDMA / FDD 1.6 0,5 3GPP lansarea 7
UMTS W-CDMA
HSPA ( HSDPA + HSUPA ) 		UMTS / 3GSM Internet mobil CDMA / FDD

CDMA / FDD / MIMO 		0,384
14,4		 0,384
5,76		 HSDPA este implementat pe scară largă . Rata de legătură descendentă tipică astăzi 2 Mbit / s, ~ 200 kbit / s legătură în sus; HSPA + downlink până la 56 Mbit / s.
UMTS-TDD UMTS / 3GSM Internet mobil CDMA / TDD 16 Viteze raportate în funcție de IPWireless folosind o modulație 16QAM similară cu HSDPA + HSUPA
EV-DO  Rel. 0
EV
-DO Rev. A EV-DO Rev.B 		CDMA2000 Internet mobil CDMA / FDD 2,45
3,1
4,9xN		 0,15
1,8
1,8xN		 Nota Rev. B: N este numărul de purtători de 1,25 MHz utilizați. EV-DO nu este conceput pentru voce și necesită o rezervă la 1xRTT atunci când este efectuat sau primit un apel vocal.

Note: Toate vitezele sunt maxime teoretice și vor varia în funcție de o serie de factori, inclusiv utilizarea antenelor externe, distanța față de turn și viteza la sol (de exemplu, comunicațiile pe un tren pot fi mai slabe decât atunci când stați pe loc). De obicei, lățimea de bandă este partajată între mai multe terminale. Performanța fiecărei tehnologii este determinată de o serie de constrângeri, inclusiv eficiența spectrală a tehnologiei, dimensiunile celulei utilizate și cantitatea de spectru disponibilă. Pentru mai multe informații, consultați Compararea standardelor de date fără fir .

Pentru mai multe tabele de comparație, consultați tendințele de progres ale ratei de biți , compararea standardelor de telefonie mobilă , tabelul de comparare a eficienței spectrale și tabelul de comparație al sistemului OFDM .

Rata de biți de vârf și debit

Când se discută debitul, există adesea o distincție între viteza de date de vârf a stratului fizic, viteza de transfer teoretică maximă a datelor și viteza de transfer tipică.

Rata de biți de vârf a standardului este rata de biți netă furnizată de stratul fizic în cel mai rapid mod de transmisie (folosind cea mai rapidă schemă de modulație și codul de eroare), excluzând codarea de corectare a erorilor înainte și alte cheltuieli generale ale stratului fizic.

Debitul maxim teoretic pentru utilizatorul final este în mod clar mai mic decât rata de vârf a datelor din cauza cheltuielilor superioare ale stratului. Chiar și acest lucru nu este niciodată posibil să se realizeze decât dacă testul se face în condiții de laborator perfecte.

Randamentul tipic este ceea ce utilizatorii au experimentat de cele mai multe ori atunci când se află în raza de utilizare a stației de bază. Debitul tipic este greu de măsurat și depinde de multe probleme de protocol, cum ar fi schemele de transmisie (schemele mai lente sunt utilizate la o distanță mai mare de punctul de acces datorită unei redundanțe mai bune), retransmisii de pachete și dimensiunea pachetului. Tipic Debitul este de multe ori chiar mai mici din cauza partajare aceeași rețea sau de celule, interferența sau chiar capacitatea de telefonie fixă de la stația de bază începând fiind limitat alt trafic.

Rețineți că aceste cifre nu pot fi utilizate pentru a prezice performanța oricărui standard dat într-un mediu dat, ci mai degrabă ca puncte de referință cu care experiența reală ar putea fi comparată.

Rata de biți (Mbit / s)
Standard Peak Downlink Peak Uplink Gama maximă aproximativă în metri Randament tipic de legătură descendentă
CDMA2000 1xRTT 0,3072 0,1536 29000 0,125
CDMA2000 EV-DO Rev. 0 2.4580 0,1536 29000 1
CDMA2000 EV-DO Rev. A 3.1 1.8 29000 2
CDMA2000 EV-DO Rev. B 4.9 1.8 29000
GSM GPRS Clasa 10 0,0856 0,0428 26000 0,014
GSM EDGE tip 2 0,4736 0,4736 26000 0,034
GSM Evolved EDGE 1,8944 0,9472 26000
UMTS W-CDMA R99 0,3840 0,3840 29000 0,195
UMTS W-CDMA HSDPA 14.4 0,3840 200000 2
UMTS W-CDMA HSUPA 14.4 5,76 200000
UMTS W-CDMA HSPA + 168 22 200000
UMTS-TDD 16 16
LTE 326.4 86.4
iBurst : iBurst 24 8 12000 > 2
Flash-OFDM : Flash-OFDM 5.3 1.8 29000 media 2,5
WiMAX : 802.16e 70 70 6400 > 10
WiFi : 802.11a 54 54 30 20
WiFi: 802.11b 11 11 30 5
WiFi: 802.11g 54 54 30 20
WiFi: 802.11n 600 600 50
WiFi: 802.11ac 1.300 1.300 50
WiFi: 802.11ad 7.000 7.000 3.3
WiFi: 802.11ax 10.000 10.000
  • Legătura descendentă este debitul de la stația de bază la receptorul utilizatorului sau computer.
  • Uplink este debitul de la receptorul utilizatorului sau computer la stația de bază.
  • Intervalul este intervalul maxim posibil pentru a primi date la 25% din rata tipică.

Utilizare spectrală tipică

Frecvență

Frecvențe alocate
Standard Frecvențe Tipul spectrului
UMTS FDD 850 MHz, 900 MHz, 2.0, 1.9 / 2.1, 2.1 și 1.7 / 2.1 GHz Licențiat
UMTS-TDD 450, 850 MHz, 1,9, 2, 2,5 și 3,5 GHz
2 GHz		 Licențiat (celular, 3G TDD, BRS / IMT-ext, FWA)
fără licență (vezi nota)
CDMA2000 (inclusiv EV-DO, 1xRTT) 450, 850, 900 MHz 1,7, 1,8, 1,9 și 2,1 GHz Licențiat (Cellular / PCS / 3G / AWS)
EDGE / GPRS 850 MHz, 900 MHz, 1,8 GHz și 1,9 GHz Licențiat (Cellular / PCS / PCN)
iBurst 1,8, 1,9 și 2,1 GHz Licențiat
Flash-OFDM 450 și 870 MHz Licențiat
Bluetooth / BLE 2,4 GHz ISM fără licență
WPAN cu rată redusă (802.15.4) 868 MHz, 915 MHz, 2,4 GHz ISM fără licență
802.11 2.4, 3.6, 4.9, 5.0, 5.2, 5.6, 5.8, 5.9 și 60 GHz ISM fără licență
WiMax (802.16e) 2,3, 2,5, 3,5, 3,7 și 5,8 GHz Licențiat
USB wireless, UWB 3,1 până la 10,6 GHz Ultrawideband fără licență
VEmesh * 868 MHz, 915 MHz și 953 MHz ISM fără licență
EnOcean * 868,3 MHz ISM fără licență

Vezi si

Referințe

  1. ^ a b "LTE" . Site-ul 3GPP . 2009 . Adus la 20 august 2011 .
  2. ^ a b c "WiMAX și IEEE 802.16m Air Interface Standard" (PDF) . Forumul WiMax. 4 aprilie 2010 . Adus 07/02/2012 .
  3. ^ a b c " Ericsson, Telstra Obține prima acoperire în bandă largă mobilă de 200 km de celule din lume ". www.physorg.com.
  4. ^ "IPWireless" . Arhivat din original la 01.01.2007 . Adus 30 decembrie 2006.
  5. ^ "Note de frecvență ale dezvoltatorului UMTS-TDD" . Arhivat din original la 27.11.2006 . Adus 30 decembrie 2006.
  6. ^ IEEE 802.11 , Lista canalelor WLAN

linkuri externe