IMT Advanced - IMT Advanced
| Část seriálu o |
| Generace mobilních telefonů |
|---|
| Mobilní telekomunikace |
|
International Mobile Telecommunications-Advanced ( IMT-Advanced Standard ) jsou požadavky vydané ITU Radiocommunication Sector (ITU-R) v Mezinárodní telekomunikační unii (ITU) v roce 2008 pro to, co se prodává jako 4G (nebo v Turecku jako 4,5G) mobilní telefon a služba přístupu na internet.
Popis
Očekává se, že systém IMT-Advanced poskytne komplexní a bezpečné mobilní širokopásmové řešení založené na internetovém protokolu bezdrátovým modemům přenosných počítačů , smartphonům a dalším mobilním zařízením. Uživatelům mohou být poskytována zařízení, jako je ultra-širokopásmový přístup k internetu, hlas přes IP , herní služby a streamovaná multimédia.
Cílem IMT-Advanced je vyhovět kvalitě služeb (QoS) a požadavkům na rychlost stanoveným dalším vývojem stávajících aplikací, jako je mobilní širokopásmový přístup, služba multimediálních zpráv (MMS), videochat , mobilní televize , ale také nové služby, jako je vysoké rozlišení. televize (HDTV). 4G může umožňovat roaming s bezdrátovými lokálními sítěmi a může komunikovat se systémy digitálního vysílání videa . Mělo to jít nad rámec požadavků International Mobile Telecommunications-2000 , které specifikují systémy mobilních telefonů prodávané jako 3G .
Požadavky
Specifické požadavky zprávy IMT-Advanced zahrnovaly:
- Založeno na all-IP paketové komutované síti.
- Interoperabilita se stávajícími bezdrátovými standardy.
- Nominální datová rychlost 100 Mbit / s, když se klient fyzicky pohybuje vysokou rychlostí vzhledem ke stanici, a 1 Gbit / s, zatímco klient a stanice jsou v relativně pevných pozicích.
- Dynamicky sdílejte a používejte síťové prostředky k podpoře více současných uživatelů na buňku.
- Škálovatelná šířka pásma kanálu 5–20 MHz, volitelně až 40 MHz
- Špičková spektrální účinnost 15 bit / s / Hz v sestupném směru a 6,75 bit / s / Hz v sestupném směru (což znamená, že 1 Gbit / s v sestupném směru by mělo být možné při šířce pásma menší než 67 MHz)
- Spektrální účinnost systému až 3 bit / s / Hz / článek v sestupném směru a 2,25 bit / s / Hz / článek pro vnitřní použití
- Bezproblémové připojení a globální roaming ve více sítích s plynulým předáním
- Schopnost nabídnout vysokou kvalitu služeb pro multimediální podporu
První sada požadavků 3GPP na LTE Advanced byla schválena v červnu 2008.
Souhrn technologií, které byly studovány jako základ pro LTE Advanced, je obsažen v technické zprávě.
Zatímco ITU přijímá požadavky a doporučení pro technologie, které by byly použity pro budoucí komunikaci, ve skutečnosti neprovádějí vývojové práce samy a země je nepovažují za závazné standardy. Svou roli mají i další obchodní skupiny a normalizační orgány, jako je Institute of Electrical and Electronics Engineers , WiMAX Forum a 3GPP .
Hlavní technologie
Očekává se, že budou použity techniky přenosu fyzické vrstvy:
- MIMO : Dosáhnout ultravysoké spektrální účinnosti pomocí prostorového zpracování, včetně víceanténového a víceuživatelského MIMO
- Vyrovnání kmitočtové domény, například „modulace více nosných“ ( OFDM ) v sestupném směru nebo „vyrovnání kmitočtové domény s jednou nosnou“ (SC-FDE) v uplinku: Využít vlastnost kmitočtově selektivního kanálu bez složitého vyrovnání .
- Statistický multiplexování ve frekvenční oblasti, například ( OFDMA ) nebo (FDMA s jednou nosnou) (SC-FDMA, lineárně předkódovaný OFDMA, LP-OFDMA) v uplinku: Variabilní bitová rychlost přiřazením různých subkanálů různým uživatelům na základě podmínky kanálu
- Kódy pro korekci chyb principu Turbo : Minimalizace požadovaného poměru signálu k šumu na straně příjmu
- Plánování závislé na kanálu : Chcete-li využít časově proměnný kanál.
- Přizpůsobení spojení : Adaptivní modulace a kódy opravující chyby.
- Přenos, včetně sítí s pevným přenosem, a koncept kooperativního předávání , známý jako multimódový protokol.
Předchůdci
dlouhodobý vývoj
Long Term Evolution (LTE) má teoretickou maximální kapacitu čistého datového toku 100 Mbit / s v sestupném směru a 50 Mbit / s v uplinku, pokud je použit kanál 20 MHz. Kapacita je větší, pokud je použito anténní pole MIMO (více vstupů a více výstupů). Fyzické rádiové rozhraní bylo v rané fázi s názvem „Vysokorychlostní ortogonální paketový přístup“ a nyní se jmenuje E-UTRA .
The spread spectrum CDMA je bezdrátová technologie, která byla použita v 3G systémů a cdmaOne bylo upuštěno. To bylo nahrazeno ortogonálním kmitočtovým dělením s vícenásobným přístupem a jinými schématy s frekvenčním dělením s více přístupy . To je spojeno s MIMO anténní řady, dynamického přidělení kanálu , a plánování kanálů závislých .
První veřejně dostupné služby LTE byly značkové „4G“ a byly otevřeny ve švédském hlavním městě Stockholmu ( systém Ericsson ) a norském hlavním městě Oslo ( systém Huawei ) dne 14. prosince 2009. Uživatelské terminály byly vyrobeny společností Samsung. Všichni čtyři hlavní američtí bezdrátoví operátoři nabízejí služby LTE.
V Jižní Koreji SK Telecom a LG U + povolily od července 2011 přístup ke službě LTE pro datová zařízení, přičemž do roku 2012 by měla být zavedena celostátně.
Mobilní WiMAX (IEEE 802.16e)
Standard Mobile WiMAX (IEEE 802.16e-2005) pro mobilní bezdrátový širokopásmový přístup (MWBA) (prodávaný jako WiBro v Jižní Koreji) je někdy označován jako 4G a nabízí maximální datové rychlosti 128 Mbit / s downlink a 56 Mbit / s uplink přes 20 MHz široké kanály.
První komerční mobilní službu WiMAX otevřela společnost KT v jihokorejském Soulu v červnu 2006.
V září 2008 společnost Sprint Nextel uvedla na trh mobilní WiMAX jako síť „4G“, přestože nesplňovala požadavky IMT Advanced.
V Rusku, Bělorusku a Nikaragui nabízí širokopásmový přístup k internetu WiMax ruská společnost Scartel a má také značku 4G, Yota .
| WiMAX | |
|---|---|
| Špičkové stahování | 128 Mbit / s |
| Špičkové nahrávání | 56 Mbit / s |
Vysoce mobilní širokopásmové připojení
Ultra Mobile Broadband (UMB) byla značka pro ukončený 4G projekt v rámci standardizační skupiny 3GPP2 s cílem zlepšit standard mobilních telefonů CDMA2000 pro aplikace a požadavky příští generace. V listopadu 2008 společnost Qualcomm , hlavní sponzor UMB, oznámila, že končí s vývojem této technologie a místo toho upřednostňuje LTE. Cílem bylo dosáhnout datových rychlostí přes 275 Mbit / s po proudu a přes 75 Mbit / s po proudu.
Flash-OFDM
V rané fázi se očekávalo, že systém Flash-OFDM bude dále rozvinut do standardu 4G.
iBurst a MBWA
Technologie iBurst , využívající High Capacity Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA), byla v rané fázi považována za předchůdce 4G. Byl začleněn pracovní skupinou Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) do standardu IEEE 802.20 v roce 2008.
Kandidátské systémy
V říjnu 2010 pracovní skupina ITU-R 5D schválila dvě průmyslové technologie. 6. prosince 2010 ITU poznamenala, že zatímco současné verze technologií LTE, WiMax a dalších vyvinutých technologií 3G nesplňují požadavky IMT-Advanced pro 4G, některé mohou používat výraz „4G“ „nedefinovaným“ způsobem, aby zastupovaly předchůdce IMT - Pokročilé, které ukazují „podstatnou úroveň zlepšení výkonu a schopností s ohledem na nyní nasazené počáteční systémy třetí generace.“
LTE Advanced
LTE Advanced (Long-term-evolution Advanced) byla formálně předložena organizací 3GPP ITU-T na podzim 2009 a byla vydána v roce 2011. Cílem 3GPP LTE Advanced bylo dosáhnout a překonat požadavky ITU. LTE Advanced je vylepšení stávající sítě LTE. Očekává se, že vydání 10 LTE dosáhne rychlosti LTE Advanced. Vydání 8 v roce 2009 podporovalo rychlost stahování až 300 Mbit / s, což bylo stále ještě málo oproti standardům IMT-Advanced.
WiMAX verze 2 (IEEE 802.16m)
Vývoj produktu IEEE 802.16e WirelessMAN-Advanced byl publikován v květnu 2011 jako standard IEEE 802.16m-2011 . Příslušné odvětví propagující tuto technologii mu dalo marketingový název WiMAX Release 2. Jeho cílem bylo splnit kritéria IMT-Advanced. Skupina IMT-Advanced formálně schválila tuto technologii jako splňující její kritéria v říjnu 2010. Ve druhé polovině roku 2012 byl standard 802.16m-2011 zaveden do standardu 802.16-2012, vyjma části bezdrátového rozhraní WirelessMAN-Advanced. Standard 802.16m-2011, který byl přesunut na IEEE Std 802.16.1-2012.
Srovnání
Následující tabulka ukazuje srovnání kandidátských systémů IMT-Advanced a dalších konkurenčních technologií.
| Běžný název |
Rodina | Primární použití | Radio Tech |
Downstream (Mbit / s) |
Upstream (Mbit / s) |
Poznámky |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSPA + | 3GPP | Mobilní internet |
CDMA / TDMA / FDD MIMO |
21 42 84 672 |
5,8 11,5 22 168 |
HSPA + je široce nasazen . Revize 11 3GPP uvádí, že se očekává, že HSPA + bude mít propustnou kapacitu 672 Mbit / s. |
| LTE | 3GPP | Mobilní internet | OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / pro LTE-FDD / pro LTE-TDD | 100 Cat3 150 Cat4 300 Cat5 (ve 20 MHz FDD) |
50 Cat3 / 4 75 Cat5 (v 20 MHz FDD) |
Očekává se, že aktualizace LTE-Advanced nabídne špičkové rychlosti až 1 Gbit / s pevné rychlosti a 100 Mb / s mobilním uživatelům. |
| WiMax rel 1 | 802.16 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 37 (10 MHz TDD) | 17 (10 MHz TDD) | S 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) |
S 2x2 MIMO. Vylepšeno o 20 MHz kanály v 802.16-2009 |
| WiMAX rel 2.0 | 802,16 m | 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) |
Uživatelé s nízkou mobilitou také mohou agregovat více kanálů a získat propustnost stahování až 1 Gbit / s |
| Flash-OFDM | Flash-OFDM | Mobilita přes internet až 350 km / h |
Flash-OFDM | 5,3 10,6 15,9 |
1,8 3,6 5,4 |
Mobilní dosah 30 km (18 mil) Rozšířený dosah 55 km (34 mil) |
| HIPERMAN | HIPERMAN | Mobilní internet | OFDM | 56,9 | ||
| Wi-Fi | 802.11 ( 11n ) |
Bezdrátové připojení k internetu | OFDM / CSMA / MIMO / Half Duplex | 288,8 (při použití konfigurace 4x4 v šířce pásma 20 MHz) nebo 600 (při použití konfigurace 4x4 v šířce pásma 40 MHz) |
Vylepšení antény , RF front-endu a drobné vylepšení časovače protokolu pomohly nasadit sítě P2P s dlouhým dosahem, které kompromitují radiální pokrytí, propustnost a / nebo účinnost spektra ( 310 km a 382 km ) |
|
| iBurst | 802.20 | Mobilní internet | HC-SDMA / TDD / MIMO | 95 | 36 | Rádius buňky: 3–12 km Rychlost: 250 km / h Spektrální účinnost: 13 bitů / s / Hz / článek Faktor opakovaného použití spektra: „1“ |
| EDGE Evolution | GSM | Mobilní internet | TDMA / FDD | 1.6 | 0,5 | 3GPP verze 7 |
|
UMTS W-CDMA HSPA ( HSDPA + HSUPA ) |
UMTS / 3GSM | Mobilní internet |
CDMA / FDD CDMA / FDD / MIMO |
0,384 14,4 |
0,384 5,76 |
HSDPA je široce nasazen . Typické rychlosti downlinku dnes 2 Mbit / s, ~ 200 kbit / s uplink; HSPA + downlink až 56 Mbit / s. |
| UMTS-TDD | UMTS / 3GSM | Mobilní internet | CDMA / TDD | 16 | Hlášené rychlosti podle IPWireless s využitím 16QAM modulace podobné HSDPA + HSUPA | |
|
EV-DO Rel. 0 EV-DO Rev.A EV-DO Rev.B |
CDMA2000 | Mobilní internet | CDMA / FDD | 2,45 3,1 4,9xN |
0,15 1,8 1,8xN |
Poznámka B: N je počet použitých nosných frekvencí 1,25 MHz. EV-DO není určen pro hlas a při uskutečnění nebo přijetí hlasového hovoru vyžaduje přepnutí na 1xRTT. |
Poznámky: Všechny rychlosti jsou teoretická maxima a budou se lišit podle řady faktorů, včetně použití externích antén, vzdálenosti od věže a rychlosti na zemi (např. Komunikace ve vlaku může být horší než při stojícím vozidle). Obvykle je šířka pásma sdílena mezi několika terminály. Výkon každé technologie je určen řadou omezení, včetně spektrální účinnosti technologie, použitých velikostí buněk a množství dostupného spektra. Další informace viz Porovnání standardů bezdrátových dat .
Pro více srovnávacích tabulek, viz bit trendy pokroku rychlost , porovnání mobilních telefonů standardů , spektrální srovnání účinnosti stolu a OFDM srovnávací tabulku systémového .