Сравнение стандартов беспроводной передачи данных - Comparison of wireless data standards

Существует большое количество различных технологий беспроводной передачи данных, некоторые из которых находятся в прямой конкуренции друг с другом, другие предназначены для конкретных приложений. Беспроводные технологии можно оценивать по множеству различных показателей, некоторые из которых описаны в этой статье.

Стандарты можно сгруппировать следующим образом в порядке возрастания диапазона:

Личная сеть (PAN) системы предназначены для связи на короткие расстояния между устройствами, обычно управляемыми одним человеком. Некоторые примеры включают беспроводные гарнитуры для мобильных телефонов или беспроводные датчики сердечного ритма, взаимодействующие с наручными часами. Некоторые из этих технологий включают стандарты, такие как МУРАВЕЙ UWB, Bluetooth, ZigBee, и Беспроводной USB.

Беспроводные сенсорные сети (WSN / WSAN), как правило, представляют собой сети маломощных и недорогих устройств, которые соединяются по беспроводной сети для сбора, обмена и иногда обработки данных, собранных из их физических сред - «сенсорных сетей». Узлы обычно соединяются по звездообразной или ячеистой топологии. Хотя ожидается, что большинство отдельных узлов в WSAN будут иметь ограниченный диапазон (Bluetooth, ZigBee, 6LoWPAN и т. д.), отдельные узлы могут быть способны к более обширным коммуникациям (Вай фай, Сотовые сети и т. д.), и любой отдельный WSAN может охватывать широкий географический диапазон. Примером WSAN может быть набор датчиков, расположенных по всему сельскохозяйственному предприятию, для мониторинга уровня влажности почвы, передачи данных обратно на компьютер в главном офисе для анализа и моделирования тенденций и, возможно, включения автоматических поливных кранов, если уровень слишком низко.

Для более широких коммуникаций, Беспроводная локальная сеть (WLAN) используется. Сети WLAN часто называют коммерческими названиями продуктов. Вай фай. Эти системы используются для обеспечения беспроводного доступа к другим системам в локальной сети, таким как другие компьютеры, общие принтеры и другие подобные устройства или даже Интернет. Обычно WLAN предлагает намного лучшие скорости и задержки в локальной сети, чем у среднего потребителя. доступ в Интернет. Старые системы, обеспечивающие функциональность WLAN, включают: DECT и HIPERLAN. Однако они больше не используются широко. Одной из типичных характеристик WLAN является то, что они в основном очень локальные, без возможности плавного перемещения из одной сети в другую.

Сотовые сети или же WAN предназначены для общегородских / национальных / глобальных зон покрытия и беспрепятственной мобильности от одной точки доступа (часто определяемой как Базовая станция ) к другому, обеспечивая бесшовное покрытие для очень больших площадей. Технологии сотовых сетей часто делятся на 2 поколения. 2G, 3G и 4G сети. Первоначально сети 2G были голосовыми или даже цифровыми сотовыми системами только для голоса (в отличие от аналоговых сетей 1G). Типичные стандарты 2G включают GSM и ИС-95 с расширениями через GPRS, КРАЙ и 1xRTT, предоставляя доступ в Интернет пользователям изначально голосовых сетей 2G. Обе КРАЙ и 1xRTT стандарты 3G, как определено ITU, но обычно продаются как 2.9G из-за их сравнительно низких скоростей и больших задержек по сравнению с настоящими технологиями 3G.

Настоящие системы 3G, такие как EV-DO, W-CDMA (включая HSPA ) обеспечивают комбинированные цепь переключена и с коммутацией пакетов услуги передачи данных и голоса с самого начала, обычно с гораздо более высокой скоростью передачи данных, чем сети 2G с их расширениями. Все эти услуги могут использоваться для обеспечения комбинированного мобильного голосового доступа и доступа в Интернет в удаленных местах.

Сети 4G обеспечивают еще более высокие скорости передачи данных и множество архитектурных улучшений, которые не всегда видны потребителю. Текущие широко развернутые системы 4G: HSPA +, WIMAX и LTE. Последние две сети представляют собой чисто пакетные сети без традиционных возможностей голосовой связи. Эти сети предоставляют голосовые услуги через VoIP.

Некоторые системы предназначены для связи точка-точка в прямой видимости, когда два таких узла удаляются слишком далеко друг от друга, они больше не могут взаимодействовать. Другие системы предназначены для формирования беспроводная ячеистая сеть используя один из множества протоколы маршрутизации. В ячеистой сети, когда узлы удаляются слишком далеко друг от друга, чтобы связываться напрямую, они все еще могут связываться косвенно через промежуточные узлы.

Стандарты

В это сравнение включены следующие стандарты.

Беспроводная глобальная сеть (WWAN)

  • КРАЙ
  • EV-DO x1 Rev 0, Rev A, Rev B и стандарты x3.
  • Flash-OFDM: FLASH (быстрый доступ с малой задержкой и бесшовной передачей обслуживания) -OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов)
  • GPRS
  • HSPA Стандарты D и U.
  • Lorawan
  • LTE
  • RTT
  • UMTS над W-CDMA
  • UMTS-TDD
  • WiMAX: Стандарт 802.16

Беспроводная локальная сеть (WLAN)

  • Вай фай: Стандарты 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax.

Беспроводная персональная сеть (WPAN) и большинство беспроводных сенсорных сетей (WSAN)

Обзор

Сравнение способов мобильного доступа в Интернет
Общий
Имя		СемьяОсновное использованиеRadio TechВниз по течению
(Мбит / с)		Upstream
(Мбит / с)		Примечания
HSPA +3GPPМобильный интернетCDMA /TDMA /FDD
MIMO		21
42
84
672		5.8
11.5
22
168		HSPA + широко используется. В редакции 11 3GPP говорится, что HSPA + ожидается, что его пропускная способность составит 672 Мбит / с.
LTE3GPPМобильный интернетOFDMA /TDMA /MIMO /SC-FDMA /для LTE-FDD /для LTE-TDD100 Cat3
150 Cat4
300 Cat5
(в FDD 20 МГц) [1]
50 Cat3 / 4
75 Категория 5
(в FDD 20 МГц)[1]		LTE-Advanced Ожидается, что обновление будет предлагать пиковые скорости до 1 Гбит / с на фиксированной скорости и 100 Мбит / с для мобильных пользователей.
WiMax отн. 1802.16WirelessMANMIMO -SOFDMA37 (TDD 10 МГц)17 (TDD 10 МГц)С 2x2 MIMO.[2]
WiMax, версия 1.5802.16-2009WirelessMANMIMO -SOFDMA83 (TDD 20 МГц)
141 (2x20 МГц FDD)		46 (TDD 20 МГц)
138 (2x20 МГц FDD)		С 2x2 MIMO. Расширен до каналов 20 МГц в 802.16-2009[2]
WiMAX, версия 2.0802,16 мWirelessMANMIMO -SOFDMA2x2 MIMO
110 (TDD 20 МГц)
183 (2x20 МГц FDD)
4x4 MIMO
219 (20 МГц TDD)
365 (2x20 МГц FDD)		2x2 MIMO
70 (TDD 20 МГц)
188 (2x20 МГц FDD)
4x4 MIMO
140 (TDD 20 МГц)
376 (2x20 МГц FDD)		Кроме того, пользователи с низкой мобильностью могут объединять несколько каналов для получения скорости загрузки до 1 Гбит / с.[2]
Flash-OFDMFlash-OFDMМобильный интернет
мобильность до 200 миль / ч (350 км / ч)		Flash-OFDM5.3
10.6
15.9		1.8
3.6
5.4		Мобильный диапазон 30 км (18 миль)
Увеличенная дальность полета 55 км (34 мили)
ГиперманГиперманМобильный интернетOFDM56.9
Вай фай802.11
(11n )		Беспроводная сетьOFDM /CSMA /MIMO /Полудуплекс288,8 (при использовании конфигурации 4x4 в полосе пропускания 20 МГц) или 600 (при использовании конфигурации 4x4 в полосе пропускания 40 МГц)

Антенна, RF передний конец улучшения и незначительные настройки таймера протокола помогли развернуть P2P сети, нарушающие радиальное покрытие, пропускную способность и / или эффективность использования спектра (309 км & 382 км )

iBurst802.20Мобильный интернетHC-SDMA /TDD /MIMO9536Радиус ячейки: 3–12 км
Скорость: 250 км / ч
Спектральная эффективность: 13 бит / с / Гц / ячейка
Коэффициент повторного использования спектра: «1»
EDGE EvolutionGSMМобильный интернетTDMA /FDD1.60.53GPP Выпуск 7
UMTS W-CDMA
HSPA (HSDPA +HSUPA )		UMTS / 3GSMМобильный интернетCDMA /FDD

CDMA / FDD /MIMO		0.384
14.4		0.384
5.76		HSDPA широко используется. Типичная сегодня скорость нисходящего канала 2 Мбит / с, восходящий канал ~ 200 кбит / с; Нисходящий канал HSPA + до 56 Мбит / с.
UMTS-TDDUMTS / 3GSMМобильный интернетCDMA /TDD16Сообщенные скорости согласно IPWireless используя модуляцию 16QAM, аналогичную HSDPA +HSUPA
EV-DO Отн. 0
EV-DO Rev.A
EV-DO Rev.B		CDMA2000Мобильный интернетCDMA /FDD2.45
3.1
4,9xN		0.15
1.8
1,8xN		Примечание Rev B: N - это количество используемых несущих 1,25 МГц. EV-DO не предназначен для передачи голоса и требует возврата к 1xRTT при размещении или получении голосового вызова.

Примечания: Все скорости являются теоретическими максимумами и будут варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая использование внешних антенн, расстояние от вышки и путевую скорость (например, связь в поезде может быть хуже, чем в неподвижном состоянии). Обычно полоса пропускания распределяется между несколькими терминалами. Производительность каждой технологии определяется рядом ограничений, включая спектральная эффективность технологии, размеров используемых ячеек и количества доступного спектра. Для получения дополнительной информации см. Сравнение стандартов беспроводной передачи данных.

Дополнительные сравнительные таблицы см. тенденции прогресса битрейта, сравнение стандартов мобильных телефонов, таблица сравнения спектральной эффективности и Таблица сравнения систем OFDM.

Пиковая скорость передачи данных и пропускная способность

При обсуждении пропускной способности часто проводится различие между пиковой скоростью передачи данных физического уровня, теоретической максимальной пропускной способностью данных и типичной пропускной способностью.

Пиковая скорость передачи данных стандарта - это чистая скорость передачи данных обеспечивается физическим уровнем в самом быстром режиме передачи (с использованием самой быстрой схемы модуляции и кода ошибки), исключая кодирование с прямым исправлением ошибок и другие служебные данные физического уровня.

Теоретическая максимальная пропускная способность для конечного пользователя явно ниже пиковой скорости передачи данных из-за более высоких накладных расходов уровня. Даже этого невозможно достичь, если тест не проводится в идеальных лабораторных условиях.

Типичная пропускная способность - это то, что пользователи испытывали большую часть времени, находясь в пределах полезного диапазона базовой станции. Типичную пропускную способность трудно измерить, и она зависит от многих проблем протокола, таких как схемы передачи (более медленные схемы используются на большем расстоянии от точки доступа из-за лучшей избыточности), повторные передачи пакетов и размер пакета. Типичный пропускная способность часто даже ниже из-за того, что другой трафик использует ту же сеть или соту, помехи или даже емкость фиксированной линии от базовой станции и далее ограничены.

Обратите внимание, что эти цифры не могут использоваться для прогнозирования производительности любого данного стандарта в любой данной среде, а скорее как эталоны, с которыми можно сравнивать фактический опыт.

Битрейт (Мбит / с)
СтандартПик нисходящего каналаПик восходящей линии связиПриблизительный максимальный диапазон в метрахТипичная пропускная способность нисходящего канала
CDMA2000 1xRTT0.30720.1536290000.125
CDMA2000 EV-DO Ред. 02.45800.1536290001[нужна цитата ]
CDMA2000 EV-DO Ред. A3.11.8290002[нужна цитата ]
CDMA2000 EV-DO Ред. B4.91.829000
GSM GPRS 10 класс0.08560.0428260000.014[нужна цитата ]
GSM КРАЙ тип 20.47360.4736260000.034[нужна цитата ]
GSM Развитый EDGE1.89440.947226000
UMTS W-CDMA R990.38400.3840290000.195[нужна цитата ]
UMTS W-CDMA HSDPA14.40.3840200000[3]2[нужна цитата ]
UMTS W-CDMA HSUPA14.45.76200000[3]
UMTS W-CDMA HSPA +16822200000[3]
UMTS-TDD16[4]16
LTE326.486.4
iBurst: iBurst24812000>2
Flash-OFDM: Flash-OFDM5.31.829000в среднем 2,5[нужна цитата ]
WiMAX: 802.16e70706400>10[нужна цитата ]
Вай фай: 802.11a54543020
Вай фай: 802.11b1111305[нужна цитата ]
Вай фай: 802,11 г54543020[нужна цитата ]
Вай фай: 802.11n60060050
Вай фай: 802.11ac1,3001,30050
Вай фай: 802.11ad7,0007,0003.3
Вай фай: 802.11ax10,00010,000
  • Нисходящий канал это пропускная способность от базовой станции к пользовательской трубке или компьютеру.
  • Восходящий канал это пропускная способность от пользовательского телефона или компьютера до базовой станции.
  • Классифицировать это максимально возможный диапазон для приема данных на 25% от стандартной скорости.

Типичное спектральное использование

Частота

Выделенные частоты
СтандартЧастотыТип спектра
UMTS FDD850 МГц, 900 МГц, 2,0, 1,9 / 2,1, 2,1 и 1,7 / 2,1 ГГцЛицензированный
UMTS-TDD450, 850 МГц, 1,9, 2, 2,5 и 3,5 ГГц[5]
2 ГГц		Лицензировано (сотовая связь, 3G TDD, BRS / IMT-ext, FWA)
Без лицензии (см. Примечание)
CDMA2000 (включая EV-DO, 1xRTT)450, 850, 900 МГц 1,7, 1,8, 1,9 и 2,1 ГГцЛицензировано (сотовая связь / ПК / 3G / AWS)
EDGE / GPRS850 МГц, 900 МГц, 1,8 ГГц и 1,9 ГГцЛицензировано (сотовая связь / PCS / PCN)
iBurst1,8, 1,9 и 2,1 ГГцЛицензированный
Flash-OFDM450 и 870 МГцЛицензированный
Bluetooth / BLE2,4 ГГцБез лицензии ISM
WPAN с низкой скоростью (802.15.4)868 МГц, 915 МГц, 2,4 ГГцБез лицензии ISM
802.112,4, 3,6, 4,9, 5,0, 5,2, 5,6, 5,8, 5,9 и 60 ГГц[6]Без лицензии ISM
WiMax (802.16e)2,3, 2,5, 3,5, 3,7 и 5,8 ГГцЛицензированный
Беспроводной USB, UWBОт 3,1 до 10,6 ГГцНелицензированный сверхширокополосный
ВЭмеш *868 МГц, 915 МГц и 953 МГцБез лицензии ISM
EnOcean *868,3 МГцБез лицензии ISM

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «LTE». Веб-сайт 3GPP. 2009. Получено 20 августа, 2011.
  2. ^ а б c «WiMAX и стандарт радиоинтерфейса IEEE 802.16m» (PDF). Форум WiMax. 4 апреля 2010 г.. Получено 2012-02-07.
  3. ^ а б c "Эрикссон и Telstra достигли первого в мире покрытия мобильной широкополосной связи на расстоянии 200 км ". www.physorg.com.
  4. ^ «IPWireless». Архивировано из оригинал на 2007-01-01. Получено 2006-12-30.
  5. ^ «Частотные заметки разработчика UMTS-TDD». Архивировано из оригинал на 2006-11-27. Получено 2006-12-30.
  6. ^ IEEE 802.11, Список каналов WLAN

внешняя ссылка