IMT Advanced - IMT Advanced

часть серия на
поколения мобильных телефонов
мобильная связь
аналог
цифровой

Международные мобильные телекоммуникации - Advanced (IMT-Advanced Standard) являются требованиями, выданными Сектор радиосвязи МСЭ (ITU-R) Международный союз электросвязи (ITU) в 2008 году за то, что продается как 4G (или иногда как 4.5G[1][2][3]) мобильный телефон и доступ в Интернет служба.

Описание

Ожидается, что система IMT-Advanced обеспечит комплексную и безопасную все-протокол Интернета основан мобильного широкополосного доступа решение для портативного компьютера беспроводные модемы, смартфоны и другие мобильные устройства. Удобства Такие как сверхширокополосный Доступ в Интернет, передача голоса по IP пользователям могут быть предоставлены игровые услуги и потоковое мультимедиа.

IMT-Advanced предназначен для качество обслуживания (QoS) и требования к скорости, установленные дальнейшим развитием существующих приложений, таких как мобильного широкополосного доступа доступ, Служба мультимедийных сообщений (MMS), видеочат, мобильное ТВ, но и новые услуги, такие как телевидение высокой четкости (HDTV). 4G может разрешать роуминг с беспроводными локальными сетями и может взаимодействовать с цифровое видеовещание системы. Это должно было выйти за рамки Международная мобильная связь-2000 требования, которые определяют мобильные телефоны системы, продаваемые как 3G.

Требования

Конкретные требования отчета IMT-Advanced включали:

  • На основе all-IP с коммутацией пакетов сеть.[4]
  • Совместимость с существующими стандартами беспроводной связи.[5]
  • Номинальный скорость передачи данных 100 Мбит / с, когда клиент физически движется с высокой скоростью относительно станции, и 1 Гбит / с, когда клиент и станция находятся в относительно фиксированных положениях.[6]
  • Динамически разделяйте и используйте сетевые ресурсы для поддержки большего количества одновременных пользователей на ячейку.
  • Масштабируемая полоса пропускания канала 5–20 МГц, опционально до 40 МГц[7][8]
  • Вершина горы спектральная эффективность линии 15 бит / с / Гц в нисходящей линии связи и 6,75 бит / с / Гц в восходящей линии связи (это означает, что 1 Гбит / с в нисходящей линии связи должен быть возможен в полосе частот менее 67 МГц)
  • Спектральная эффективность системы до 3 бит / с / Гц / ячейка в нисходящем канале и 2,25 бит / с / Гц / ячейка для использования внутри помещений[7]
  • Безупречное подключение и глобальный блуждая через несколько сетей с плавным передача[4][9]
  • Возможность предложить высокое качество услуг по поддержке мультимедиа

Первый набор требований 3GPP для LTE Advanced был утвержден в июне 2008 года.[10]

Краткое изложение технологий, которые были изучены в качестве основы для LTE Advanced, включено в технический отчет.[11]

Хотя МСЭ принимает требования и рекомендации для технологий, которые будут использоваться для связи в будущем, он фактически не выполняет работы по развитию самостоятельно, и страны не считают их обязательными стандартами. Другие торговые группы и органы по стандартизации, такие как Институт инженеров по электротехнике и электронике, то Форум WiMAX, и 3GPP тоже есть роль.

Основные технологии

Ожидается, что будут использоваться следующие методы передачи физического уровня:[12]

  • MIMO: Для достижения сверхвысокой спектральной эффективности с помощью пространственной обработки, включая многоантенную и многопользовательскую MIMO.
  • Выравнивание в частотной области, например, «модуляция с несколькими несущими» (OFDM ) в нисходящей линии связи или "выравнивание в частотной области с одной несущей" (SC-FDE) в восходящей линии связи: для использования свойства частотно-избирательного канала без сложной коррекции.
  • Статистическое мультиплексирование в частотной области, например (OFDMA ) или (FDMA с одной несущей) (SC-FDMA, OFDMA с линейным предварительным кодированием, LP-OFDMA) в восходящей линии связи: переменная скорость передачи данных путем назначения разных подканалов разным пользователям в зависимости от состояния канала
  • Принцип турбо коды с исправлением ошибок: Чтобы свести к минимуму необходимое соотношение сигнал шум на приемной
  • Планирование в зависимости от канала: Чтобы использовать изменяющийся во времени канал.
  • Адаптация ссылки: Адаптивная модуляция и коды исправления ошибок.
  • Релейная связь, включая фиксированные релейные сети, и концепция кооперативной ретрансляции, известный как многорежимный протокол.

Предшественники

Долгосрочная эволюция

Telia -марочный модем Samsung LTE

Долгосрочная эволюция (LTE) имеет теоретический чистый битрейт максимальная пропускная способность 100 Мбит / с в нисходящем канале и 50 Мбит / с в восходящем канале, если используется канал 20 МГц. Емкость больше, если MIMO Используется антенная решетка (с несколькими входами и несколькими выходами). Физический радиоинтерфейс на ранней стадии назывался «Высокоскоростной ортогональный пакетный доступ», а теперь называется E-UTRA.

В Спектр распространения CDMA радиотехнологии, которая использовалась в системах 3G и cdmaOne был заброшен. Его заменили на множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов и другие множественный доступ с частотным разделением каналов схемы. Это сочетается с антенными решетками MIMO, динамическое распределение каналов, и планирование в зависимости от канала.

Первые общедоступные услуги LTE получили название «4G» и были открыты в столице Швеции. Стокгольм (Ericsson система) и столица Норвегии Осло (а Huawei system) 14 декабря 2009 года. Пользовательские терминалы изготовлены компанией Samsung.[13] Все четыре основных оператора беспроводной связи США предлагают услуги LTE.

В Южной Корее SK Telecom и LG U + предоставили доступ к услуге LTE с июля 2011 года для устройств передачи данных, а к 2012 году планируется запустить ее по всей стране.[14]

Мобильный WiMAX (IEEE 802.16e)

В Мобильный WiMAX (IEEE 802.16e-2005) стандарт мобильного беспроводного широкополосного доступа (MWBA) (продается как WiBro в Южной Корее) иногда называется 4G и предлагает пиковую скорость передачи данных 128 Мбит / с по нисходящей линии связи и 56 Мбит / с по восходящей линии связи по каналам шириной 20 МГц.[нужна цитата ]

Первую коммерческую услугу мобильного WiMAX открыла компания KT в Сеуле, Южная Корея, в июне 2006 г.[15]

В сентябре 2008 г. Спринт Nextel продвигала Mobile WiMAX как сеть 4G, хотя она не соответствовала требованиям IMT Advanced.[16]

В России, Беларуси и Никарагуа широкополосный доступ в Интернет WiMax предлагает российская компания. Скартел и также имеет бренд 4G, Yota.

Скорость передачи данных WiMAX
WiMAX
Пиковая загрузка128 Мбит / с
Пиковая загрузка56 Мбит / с

Сверхмобильный широкополосный доступ

Основная статья: Сверхмобильный широкополосный доступ

Сверхмобильный широкополосный доступ (UMB) было торговой маркой прекращенного проекта 4G в 3GPP2 группа стандартизации для улучшения CDMA2000 стандарт мобильных телефонов для приложений и требований следующего поколения. В ноябре 2008 г. Qualcomm, Главный спонсор UMB, объявил, что прекращает разработку технологии, отдавая предпочтение LTE.[17] Цель заключалась в достижении скорости передачи данных более 275 Мбит / с в нисходящем направлении и более 75 Мбит / с в восходящем направлении.

Flash-OFDM

На раннем этапе Flash-OFDM Ожидалось, что система получит дальнейшее развитие в стандарте 4G.

iBurst и MBWA

В iBurst Технология, использующая множественный доступ с пространственным разделением высокой пропускной способности (HC-SDMA), на раннем этапе рассматривалась как предшественница 4G. Он был включен Мобильный широкополосный беспроводной доступ (MBWA) в стандарт IEEE 802.20 в 2008 году.[18]

Системы кандидатов

В октябре 2010 года Рабочая группа 5D МСЭ-R одобрила две отраслевые технологии.[19] 6 декабря 2010 года МСЭ отметил, что, хотя текущие версии LTE, WiMax и других усовершенствованных технологий 3G не соответствуют требованиям IMT-Advanced для 4G, некоторые могут использовать термин «4G» «неопределенным» способом для обозначения предшественников IMT. -Advanced, которые показывают «существенный уровень улучшения производительности и возможностей по сравнению с начальными системами третьего поколения, развернутыми в настоящее время».[20]

LTE Advanced

LTE Advanced (Long-term-evolution Advanced) был официально представлен 3GPP Организация была представлена ​​в ITU-T осенью 2009 года и была выпущена в 2011 году. Целью 3GPP LTE Advanced было достичь и превзойти требования ITU.[21] LTE Advanced - это усовершенствование существующей сети LTE. Ожидается, что в версии 10 LTE будет достигнута скорость LTE Advanced. Версия 8 в 2009 году поддерживала скорость загрузки до 300 Мбит / с, что все еще не соответствовало стандартам IMT-Advanced.[22]

WiMAX Release 2 (IEEE 802.16m)

Эволюция стандарта IEEE 802.16e WirelessMAN-Advanced была опубликована в мае 2011 года в качестве стандарта. IEEE 802.16m-2011. Соответствующая отрасль, продвигающая эту технологию, дала ей маркетинговое название WiMAX Release 2. Ее цель - выполнить критерии IMT-Advanced.[23][24] Группа IMT-Advanced официально утвердила эту технологию как соответствующую ее критериям в октябре 2010 года.[25] Во второй половине 2012 года стандарт 802.16m-2011 был преобразован в стандарт 802.16-2012, за исключением части радиоинтерфейса WirelessMAN-Advanced стандарта 802.16m-2011, который был перемещен в IEEE Std 802.16.1-2012. .

Сравнение

В следующей таблице показано сравнение систем-кандидатов IMT-Advanced, а также других конкурирующих технологий.

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) [26]
50 Cat3 / 4
75 Категория 5
(в FDD 20 МГц)[26]		LTE-Advanced Ожидается, что обновление будет предлагать пиковые скорости до 1 Гбит / с на фиксированной скорости и до 100 Мбит / с для мобильных пользователей.
WiMax отн. 1802.16WirelessMANMIMO -SOFDMA37 (TDD 10 МГц)17 (TDD 10 МГц)С 2x2 MIMO.[27]
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[27]
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 агрегировать несколько каналов для получения скорости загрузки до 1 Гбит / с.[27]
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, в которых есть риск радиального покрытия, пропускной способности и / или спектральной эффективности (315 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 максимальными значениями 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.

Рекомендации

  1. ^ http://www.turkcell.com.tr/tr/4-5g
  2. ^ https://bireysel.turktelekom.com.tr/4-5G/index.html
  3. ^ http://www.vodafone.com.tr/Internet/vodafone-4-5g.php#45gnedir
  4. ^ а б Вернер Мор (2002). «Мобильная связь за пределами 3G в глобальном контексте» (PDF). Сименс мобильный. Получено 26 марта 2007.
  5. ^ Ной Шмитц (март 2005 г.). «Путь к 4G займет много поворотов». Проектирование беспроводных систем. Получено 26 марта 2007.
  6. ^ Ким Ён Гюн; Прасад, Рамджи (2006). Дорожная карта 4G и новые коммуникационные технологии. Artech House 2006. С.12–13. ISBN  1-58053-931-9.
  7. ^ а б «Отчет M.2134: Требования, относящиеся к техническим характеристикам радиоинтерфейса (ов) IMT-Advanced». МСЭ-R. Ноябрь 2008 г.. Получено 25 августа 2011.
  8. ^ Морей Рамни, «IMT-Advanced: беспроводная связь 4G обретает форму в олимпийский год», Agilent Measurement Journal, сентябрь 2008 г. В архиве 17 января 2016 г. Wayback Machine
  9. ^ Садия Хуссейн; Зара Хамид; Навид С. Хаттак (30–31 мая 2006 г.). Проблемы и проблемы управления мобильностью в гетерогенных сетях 4G. Первая международная конференция по интегрированному Интернету ad hoc и сенсорным сетям InterSense '06. Ницца, Франция: Ассоциация вычислительной техники. Дои:10.1145/1142680.1142698.CS1 maint: формат даты (связь)
  10. ^ Спецификация 3GPP: требования для дальнейшего развития E-UTRA (LTE Advanced)
  11. ^ Технический отчет 3GPP: технико-экономическое обоснование для дальнейшего развития E-UTRA (LTE Advanced)
  12. ^ Г. Феттвейс; Э. Циммерманн; Х. Бонневиль; W. Schott; К. Госсе; М. де Курвиль (2004). «Высокая пропускная способность WLAN / WPAN» (PDF). WWRF. Архивировано из оригинал (PDF) 16 февраля 2008 г.
  13. ^ "Light Reading Mobile - 4G / LTE - Ericsson, Samsung устанавливает соединение LTE - Анализ новостей телекоммуникаций". unstrung.com. Получено 24 марта 2010.[постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ Данте Сеза (5 июля 2011 г.). «SK Telecom и LG U + запускают LTE в Сеуле, южнокорейцы кипятят от зависти». Engadget. Получено 25 августа 2011.
  15. ^ «Южная Корея запускает сервис WiBro». EE Times. 30 июня 2006 г.. Получено 23 июн 2010.
  16. ^ «Sprint объявляет о семи новых рынках WiMAX, - говорится в сообщении AT&T и Verizon о картах и ​​покрытии 3G.'". Engadget. 23 марта 2010 г.. Получено 8 апреля 2010.
  17. ^ Qualcomm останавливает проект UMB, Reuters, 13 ноября 2008 г.
  18. ^ Стандарт IEEE для локальных и городских сетей - Часть 20: Радиоинтерфейс для систем мобильного широкополосного беспроводного доступа, поддерживающих мобильность транспортных средств - Спецификация физического уровня и уровня управления доступом к среде передачи (PDF). Официальный стандартный документ. Ассоциация стандартов IEEE. 29 августа 2008 г. ISBN  978-0-7381-5766-5.
  19. ^ «ITU прокладывает путь для мобильных технологий следующего поколения 4G». Выпуск новостей. 21 октября 2010 г.. Получено 25 августа, 2011.
  20. ^ «Всемирный семинар МСЭ по радиосвязи освещает будущие коммуникационные технологии».
  21. ^ Парквалл, Стефан; Дальман, Эрик; Фурускер, Андерс; Джейдинг, Илва; Ольссон, Магнус; Венштедт, Стефан; Занги, Камбиз (21–24 сентября 2008 г.). LTE Advanced - переход от LTE к IMT-Advanced (PDF). Конференция по автомобильным технологиям Осень 2008 г. Стокгольм: Ericsson Research. Архивировано из оригинал (PDF) 7 марта 2012 г.. Получено 26 ноября 2010. Внешняя ссылка в | publisher = (помощь)
  22. ^ Стефан Парквалл; Дэвид Астели (апрель 2009 г.). «Эволюция LTE в направлении IMT-Advanced». Журнал коммуникаций. 4 (3): 146–154. Дои:10.4304 / см. 4.3.146-154. Архивировано из оригинал 10 августа 2011 г.. Получено 25 августа, 2011.
  23. ^ «Проект документа с описанием системы IEEE 802.16m» (PDF). Рабочая группа IEEE WirelessMAN-Advanced. 30 апреля 2008 г.. Получено 25 августа, 2011.
  24. ^ «IEEE одобряет IEEE 802.16m - усовершенствованный стандарт мобильной широкополосной беспроводной связи». Выпуск новостей. Ассоциация стандартов IEEE. 31 марта 2011 г.. Получено 20 августа, 2011.
  25. ^ [1] В архиве 27 января 2012 г. Wayback Machine
  26. ^ а б «LTE». Веб-сайт 3GPP. 2009. Получено 20 августа, 2011.
  27. ^ а б c «WiMAX и стандарт радиоинтерфейса IEEE 802.16m» (PDF). Форум WiMax. 4 апреля 2010 г.. Получено 2012-02-07.