Сравнение стандартов беспроводной передачи данных

редактировать

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.

Содержание

  • 1 Стандарты
    • 1.1 Глобальная беспроводная сеть (WWAN)
    • 1.2 Беспроводная локальная сеть (WLAN)
    • 1.3 Беспроводная персональная сеть (WPAN) и большинство беспроводных сенсорных сетей (WSAN))
  • 2 Обзор
  • 3 Пиковая скорость передачи и пропускная способность
  • 4 Типичное спектральное использование
    • 4.1 Частота
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Стандарты

В это сравнение включены следующие стандарты.

Беспроводная глобальная сеть (WWAN)

  • EDGE
  • 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 через W-CDMA
  • UMTS-TDD
  • WiMAX : стандарт 802.16

Беспроводная локальная сеть (WLAN)

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

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

  • 6LoWPAN
  • Bluetooth V4.0 со стандартом протокол и протокол с низким энергопотреблением
  • IEEE 802.15.4-2006 (определения протокола низкого уровня, соответствующие физическому и канальному уровням модели OSI. ZigBee, 6LoWPAN и т. д. строятся вверх в стек протоколов и соответствуют сетевому и транспортному уровням.)
  • Thread (сетевой протокол)
  • UWB
  • Wireless USB
  • ZigBee
  • ANT +
  • MiraOS беспроводная ячеистая сеть от LumenRadio

Обзор

Сравнение методов доступа к мобильному Интернету
Обычное. ИмяСемьяОсновное использованиеRadio TechDownstream. (Mbit/s)Upstream. (Mbit/s)Notes
HSPA + 3GPP Мобильный ИнтернетCDMA /TDMA /FDD. MIMO 21. 42. 84. 6725,8. 11,5. 22. 168HSPA + широко используется. В редакции 11 3GPP указано, что HSPA +, как ожидается, будет иметь пропускную способность 672 Мбит / с.
LTE 3GPP Мобильный ИнтернетOFDMA / 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 WirelessMANMIMO - SOFDMA 37 (10 МГц TDD)17 (10 МГц TDD)С 2x2 MIMO.
WiMax rel 1.5 802.16-2009 WirelessMANMIMO - 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 WirelessMANMIMO - 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-OFDMМобильный Интернет. мобильность до 200 миль в час (350 км / ч)Flash-OFDM 5,3. 10,6. 15,91,8. 3,6. 5,4Дальность мобильной связи 30 км (18 миль). Расширенный диапазон 55 км (34 мили)
HIPERMAN HIPERMANМобильный ИнтернетOFDM 56.9
Wi-Fi 802.11. (11n )Беспроводная локальная сетьOFDM / 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 ИнтернетHC-SDMA / TDD / MIMO 9536Радиус ячейки: 3–12 км. Скорость: 250 км / ч. Спектральная эффективность: 13 бит / с / Гц / ячейка. Коэффициент повторного использования спектра: «1»
EDGE Evolution GSM Мобильный ИнтернетTDMA / FDD 1,60,53GPP Выпуск 7
UMTS W-CDMA. HSPA (HSDPA + HSUPA )UMTS / 3GSM Мобильный ИнтернетCDMA / FDD.. CDMA /FDD/MIMO 0.384. 14.40.384. 5.76HSDPA 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/3GSMМобильный ИнтернетCDMA / TDD 16Сообщенные скорости согласно IPWireless с использованием модуляции 16QAM аналогично к HSDPA + HSUPA
EV-DO Отн. 0. EV-DO Rev.A. EV-DO Rev.BCDMA2000Мобильный ИнтернетCDMA / FDD 2,45. 3.1. 4.9xN0.15. 1.8. 1.8xNRev 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.

Пиковая скорость передачи данных и пропускная способность

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.

Скорость передачи (Мбит / с)
СтандартныйПик нисходящего каналаПик восходящего каналаПриблизительный максимальный диапазон в метрахТипичная пропускная способность нисходящего канала
CDMA2000 1xRTT 0,30720,1536290000,125
CDMA2000 EV-DO Ред. 0 2.45800,1536290001
CDMA2000 EV-DO Rev. A 3,11,8290002
CDMA2000 EV-DO Rev. B 4,91.829000
GSM GPRS Класс 100,08560,0428260000,014
GSM EDGE тип 20,47360,4736260000,034
GSM Развитый EDGE 1.89440.947226000
UMTS W-CDMA R990,38400,3840290000,195
UMTS W-CDMA HSDPA 14,40,38402000002
UMTS W-CDMA HSUPA 14.45.76200000
UMTS W-CDMA HSPA + 16822200000
UMTS-TDD 1616
LTE 326.486,4
iBurst : iBurst 24812000>2
Flash-OFDM : Flash-OFDM 5,31,829000в среднем 2,5
WiMAX : 802.16e 70706400>10
WiFi : 802.11a 54543020
WiFi: 802.11b 1111305
WiFi: 802.11g 54543020
WiFi: 802.11n 60060050
WiFi: 802.11ac 1,3001,30050
WiFi: 802.11ad 7,0007,0003.3
WiFi: 802.11ax 10,00010,000
  • Downlink - это пропускная способность от базовой станции к пользовательской трубке или компьютеру.
  • Восходящий канал - это пропускная способность от мобильного телефона или компьютера пользователя к базовой станции.
  • Диапазон - это максимальный диапазон, возможный для приема данных при 25% от типичной 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 ГГцЛицензионный
UMTS-TDD450, 850 МГц, 1,9, 2, 2,5 и 3,5 ГГц. 2 ГГцЛицензировано (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 ГГцЛицензировано (сотовая связь / PCS / 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 ГГцЛицензировано
Flash-OFDM450 и 870 МГцЛицензировано
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 ГГцБез 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
VEmesh *868 МГц, 915 МГц и 953 МГцБез лицензии ISM
EnOcean *868,3 МГцБез лицензии ISM

См. Также

Справочная информация

  1. ^ «LTE». Веб-сайт 3GPP. 2009. Получено 20 августа 2011 г.
  2. ^ «WiMAX и стандарт радиоинтерфейса IEEE 802.16m» (PDF). Форум WiMax. 4 апреля 2010 г. Получено 7 февраля 2012 г.
  3. ^ "Эрикссон и Telstra достигли первого в мире покрытия мобильного широкополосного доступа в диапазоне 200 км ". Www.physorg.com.
  4. ^" IPWireless ". Архивировано с сайта оригинал от 01.01.2007. Получено 30.12.2006.
  5. ^«Примечания к частоте разработки UMTS-TDD». Архивировано с оригинального на 2006-11 -27. Проверено 30 декабря 2006 г.
  6. ^IEEE 802.11, Список каналов WLAN

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-15 08:06:15
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте