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:
Системы персональной сети (PAN) 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 ANT UWB, Bluetooth, ZigBee и Wireless USB.
Wireless Sensor 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. В то время как большинство отдельных узлов в WSAN, как ожидается, будут иметь ограниченный диапазон (Bluetooth, ZigBee, 6LoWPAN и т. Д.), Отдельные узлы могут иметь более широкие возможности связь (Wi-Fi, 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 связи в более широкой области используется Беспроводная локальная сеть (WLAN). Сети WLAN часто называют коммерческим названием Wi-Fi. 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 гораздо лучшие скорости и задержки в локальной сети, чем доступ к Интернету среднего потребителя. 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 WAN предназначены для общегородских / национальных / глобальных зон покрытия и беспрепятственной мобильности от одной точки доступа (часто определяемой как базовая станция ) до другой, что позволяет бесшовное покрытие для очень больших площадей. Технологии сотовых сетей часто разделяются на сети 2-го поколения 2G, 3G и 4G. 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 IS-95 с расширениями через GPRS, EDGE и 1xRTT, обеспечивая Интернет доступ к пользователям изначально голосовых сетей 2G. И EDGE, и 1xRTT являются стандартами 3G, как определено в ITU, но обычно продаются как 2.9G из-за их сравнительно низких скоростей и больших задержек при сравнении. к истинным технологиям 3G.
Истинные системы 3G, такие как EV-DO, W-CDMA (включая HSPA ), обеспечивают комбинированную коммутацию каналов 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. В настоящее время широко распространены 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 разработаны для связи точка-точка в прямой видимости, когда два таких узла удаляются слишком далеко друг от друга, они больше не могут общаться. Другие системы предназначены для формирования беспроводной ячеистой сети с использованием одного из множества протоколов маршрутизации. В ячеистой сети, когда узлы удаляются слишком далеко друг от друга, чтобы связываться напрямую, они все еще могут связываться косвенно через промежуточные узлы.
В это сравнение включены следующие стандарты.
Обычное. Имя | Семья | Основное использование | Radio Tech | Downstream. (Mbit/s) | Upstream. (Mbit/s) | Notes |
---|---|---|---|---|---|---|
HSPA + | 3GPP | Мобильный Интернет | CDMA /TDMA /FDD. MIMO | 21. 42. 84. 672 | 5,8. 11,5. 22. 168 | HSPA + широко используется. В редакции 11 3GPP указано, что HSPA +, как ожидается, будет иметь пропускную способность 672 Мбит / с. |
LTE | 3GPP | Мобильный Интернет | OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / для LTE-FDD / для LTE-TDD | 100 Cat3. 150 Cat4. 300 Cat5. (в FDD 20 МГц). | 50 Cat3 / 4. 75 Cat5. (в FDD 20 МГц) | Обновление LTE-Advanced, как ожидается, будет предлагать пиковые скорости до 1 Гбит / с фиксированной скорости и 100 Мбит / с для мобильных пользователей. |
WiMax rel 1 | 802.16 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 37 (10 МГц TDD) | 17 (10 МГц TDD) | С 2x2 MIMO. |
WiMax rel 1.5 | 802.16-2009 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 83 (20 МГц TDD). 141 (2x20 МГц FDD) | 46 (20 МГц TDD). 138 (2x20 МГц FDD) | С 2x2 MIMO. Улучшено с каналами 20 МГц в 802.16-2009 |
WiMAX rel 2.0 | 802.16m | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 2x2 MIMO. 110 (20 МГц TDD). 183 (2x20 МГц FDD). 4x4 MIMO. 219 (20 МГц TDD). 365 (2x20 МГц FDD) | 2x2 MIMO. 70 (20 МГц TDD). 188 (2x20 МГц FDD). 4x4 MIMO. 140 (20 МГц TDD). 376 (2x20 МГц FDD) | Кроме того, пользователи с низкой мобильностью могут агрегировать несколько каналов для получения пропускной способности загрузки до 1 Гбит / с |
Flash-OFDM | Flash-OFDM | Мобильный Интернет. мобильность до 200 миль в час (350 км / ч) | Flash-OFDM | 5,3. 10,6. 15,9 | 1,8. 3,6. 5,4 | Дальность мобильной связи 30 км (18 миль). Расширенный диапазон 55 км (34 мили) |
HIPERMAN | HIPERMAN | Мобильный Интернет | OFDM | 56.9 | ||
Wi-Fi | 802.11. (11n ) | Беспроводная локальная сеть | OFDM / CSMA / MIMO / Полудуплекс | 288,8 (с использованием конфигурации 4x4 в полосе пропускания 20 МГц) или 600 ( использование конфигурации 4x4 в полосе пропускания 40 МГц) | Антенна, Усовершенствования внешнего интерфейса RF и незначительные настройки таймера протокола помогли развернуть сети P2P большой дальности, снижая радиальное покрытие и пропускную способность и / или спектральная эффективность (310 км и 382 км ). | |
iBurst | 802.20 | Мобильный Интернет | HC-SDMA / TDD / MIMO | 95 | 36 | Радиус ячейки: 3–12 км. Скорость: 250 км / ч. Спектральная эффективность: 13 бит / с / Гц / ячейка. Коэффициент повторного использования спектра: «1» |
EDGE Evolution | GSM | Мобильный Интернет | TDMA / FDD | 1,6 | 0,5 | 3GPP Выпуск 7 |
UMTS W-CDMA. HSPA (HSDPA + HSUPA ) | UMTS / 3GSM | Мобильный Интернет | CDMA / 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-TDD | UMTS/3GSM | Мобильный Интернет | CDMA / TDD | 16 | Сообщенные скорости согласно IPWireless с использованием модуляции 16QAM аналогично к HSDPA + HSUPA | |
EV-DO Отн. 0. EV-DO Rev.A. EV-DO Rev.B | CDMA2000 | Мобильный Интернет | CDMA / FDD | 2,45. 3.1. 4.9xN | 0.15. 1.8. 1.8xN | Rev B примечание: N - 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 скорость движения относительно земли (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 спектральную эффективность технологии, используемые размеры сот и объем доступного спектра. Для получения дополнительной информации см. Сравнение стандартов беспроводной передачи данных.
Для получения дополнительных сравнительных таблиц см. тенденции изменения скорости передачи данных, сравнение стандартов мобильных телефонов, спектральная эффективность Таблица сравнения и Таблица сравнения системы OFDM.
При обсуждении пропускной способности часто существует различие между максимальной скоростью передачи данных физического уровня и теоретическим максимумом данных. пропускная способность и типичная пропускная способность.
Пиковая скорость передачи данных стандарта - это чистая скорость передачи данных, обеспечиваемая физическим уровнем в самом быстром режиме передачи (с использованием самой быстрой схемы модуляции и кода ошибки), за исключением кодирования с прямым исправлением ошибок. и другие накладные расходы физического уровня.
Теоретическая максимальная пропускная способность для конечного пользователя явно ниже, чем пиковая скорость передачи данных из-за накладных расходов более высокого 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. Типичная пропускная способность часто даже ниже из-за того, что другой трафик совместно использует ту же сеть или соту, помехи или даже пропускная способность фиксированной линии от базовой станции и далее ограничена.
Обратите внимание, что эти цифры не могут использоваться для прогнозирования производительности какого-либо данного стандарта в любой данной среде, а скорее как эталоны, с которыми можно сравнивать фактический опыт.
Стандартный | Пик нисходящего канала | Пик восходящего канала | Приблизительный максимальный диапазон в метрах | Типичная пропускная способность нисходящего канала |
---|---|---|---|---|
CDMA2000 1xRTT | 0,3072 | 0,1536 | 29000 | 0,125 |
CDMA2000 EV-DO Ред. 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 Класс 10 | 0,0856 | 0,0428 | 26000 | 0,014 |
GSM EDGE тип 2 | 0,4736 | 0,4736 | 26000 | 0,034 |
GSM Развитый 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 | в среднем 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 |
Стандарт | Частоты | Тип спектра |
---|---|---|
UMTS FDD | 850 МГц, 900 МГц, 2,0, 1.9 / 2.1, 2.1 и 1.7 / 2.1 ГГц | Лицензионный |
UMTS-TDD | 450, 850 МГц, 1,9, 2, 2,5 и 3,5 ГГц. 2 ГГц | Лицензировано (сотовая связь, 3G TDD, BRS / IMT-ext, FWA). Без лицензии ( см. примечание) |
CDMA2000 (вкл. EV-DO, 1xRTT) | 450, 850, 900 МГц 1,7, 1,8, 1,9 и 2,1 ГГц | Лицензировано (сотовая связь / PCS / 3G / AWS) |
EDGE / GPRS | 850 МГц, 900 МГц, 1,8 ГГц и 1,9 ГГц | Лицензировано (сотовая связь / PCS / PCN) |
iBurst | 1,8, 1,9 и 2,1 ГГц | Лицензировано |
Flash-OFDM | 450 и 870 МГц | Лицензировано |
Bluetooth / BLE | 2,4 ГГц | Без лицензии ISM |
WPAN с низкой скоростью (802.15.4) | 868 МГц, 915 МГц, 2,4 ГГц | Без лицензии ISM |
802.11 | 2,4, 3,6, 4,9, 5,0, 5,2, 5,6, 5,8, 5,9 и 60 ГГц | Без лицензии ISM |
WiMax (802.16e) | 2.3, 2.5, 3.5, 3.7, и 5,8 ГГц | Лицензированный |
Беспроводной USB, UWB | От 3,1 до 10,6 ГГц | Нелицензированный сверхширокополосный |
VEmesh * | 868 МГц, 915 МГц и 953 МГц | Без лицензии ISM |
EnOcean * | 868,3 МГц | Без лицензии ISM |