Ключевые особенности беспроводной связи поколе­ния 4G – ЧАСТЬ 1

Типовое значение скорости передачи информации при предоставлении мо­бильному абоненту сети 3G мультимедийных услуг составляет 384 кбит/с. Ожи­дания рынка мобильных услуг в отношении 4G связаны с повсеместно доступ­ными данными и мультимедиа, ориентированными на индивидуальные запросы пользователя. Типовая скорость передачи данных достигнет значений, на сегод­няшний день характерных для беспроводных сетей фиксированного доступа – 2 Мбит/с. При этом реализация полноскоростных видеоприложений потребует скорости передачи порядка 10-20 Мбит/с. По некоторым футуристическим прогнозам, возможности 4G возрастут настолько, что позволят осуществлять удаленную передачу голограмм.

Одной из приоритетных целей предпринимаемых сегодня работ являет­ся повышение рентабельности за счет снижения стоимости сетевых компо­нентов и увеличения спектральной эффективности радиотехнологий. Давно наметившаяся тенденция роста потребностей в спектре безусловно сохра­нится и для систем после 3G, что еще более актуализирует вопрос об эффек­тивности использования радиочастотного ресурса. Таким образом, ключевой задачей на пути к 4G станет разработка спектрально-эффективных систем передачи информации.

Перечислим основные группы факторов [14], определяющих возможности обеспечения необходимой степени интеграции систем беспроводной связи, их адаптивных характеристик и высокой спектральной эффективности.

8.4.2.1.                Архитектурная интеграция на основе протокола IP. Для систем беспроводной связи следующего поколения будет характерным сосуществование и взаимодополнение различных технологий радиодоступа (см. п. 8.1), которые обеспечат интегрированные бесшовные услуги на основе единой опорной сети. Созданная многоуровневая архитектура обеспечит гибкую масштабируемую среду доступа к набору услуг. В этом смысле на сегодняшний день IP-протокол как технология функциональной интеграции сетей не имеет альтернативы.

8.4.2.2.                Адаптивный доступ к радиоресурсам и эпизодические (Ad Нос) сети. В мобильных системах связи четвертого поколения будут задействованы технологии гибкого («интеллектуального») использования частотного спектра как на физическом уровне (модуляция, кодирование и множественный доступ), МАС-уровне (управление доступом к среде передачи), так и на более высоких уровнях: сетевом, транспортном и уровне приложений.

Для оптимизации использования ресурсов скорость источника сообщения должна быть изменяема в зависимости от доступной пропускной способности канала и задержки распространения сигналов. Начиная с систем поколений 2G и 3G, управление радиоресурсом (radio resource management, RRM) осущес твля­ется начиная с сетевого уровня по направлению «вниз», к канальному и физиче­скому (т.н. динамическое распределения спектра – dynamic spectrum assignment [21,22]). В 4G динамическое управление спектром предполагается реализовы- вать начиная с физического уровня, за счет использования адаптивных свойств перспективных радиоинтерфейсов. Для этого введено понятие программных каналов, состоящих из т.н. ресурсных единиц и позволяющих осуществлять не­зависимое управление опциями модуляции и кодирования, мощностью передат­чиков, длиной адресных кодов, параметрами каналов и др.

Значительная роль в реализации динамического распределения спектра отво­дится т.н. эпизодическим сетям (Ad Hoc Networks), развитие и расширение при­менения которых создаст возможности мгновенной организации виртуальных гибридных сетей между различными видами устройств [23,24].

К методам реализации динамического распределения спектра [14,25-28] также относятся:

•                адаптивные методы модуляции и кодирования; специализированные «гибридные» методы многостанционного доступа;

•                управление доступом на MAC-уровне с учетом потребностей в спектре;

•                интегрирование сетей мобильной связи и сетей беспроводного доступа;

•                разработка и развитие т.н. платформ когнитивного радио.

8.4.2.3. Управление качеством услуг (QoS) и адаптация к потребностям пользователя. Для эффективного использования диапазона частот необходи­мо также использовать гибкую схему управления качеством предоставляемых услуг. Пользователи должны иметь возможность «бесшовного» перехода из сво­ей зоны обслуживания в зоны других сетей и других операторов.

Таким образом, к ключевым технологиям верхних уровней (Upper layers) систем 4G относят мобильные IP-технологии (IPv6 Core), бесшовный (Seamless) хэндовер, динамическое управление радиоресурсом и QoS (концепция Smart Spectrum) [29], а также эпизодические сети (Ad Hoc Networks) – табл. 8.6.

Таблица 8.6

Ключевые технологии универсальных абонентских устройств 4G

Новые протоколы и алгоритмы

Управление мощностью передачи и радиоресурсами

Новые технологии построения сетей

CDMA (3G, 4G), OFDM/ MC-CDMA, smart-антенны,

MUD, геолокация и пространственно-временная обработка сигналов

Адаптивное использование канала, контроль мощности, управление радиоресурсом

Ad-Hoc – сети, концепция

интеллектуального спектра и динамическое

управление нагрузкой

_

8.4.2.4. Новые технологии физического уровня. Несмотря на инновации в архитектуре сетей, механизмов распределения спектра, организации сетевых служб и приложений, разработка систем 4G по признанию многих экспертов, задерживается т.н. «эффектом бутылочного горлышка» (Capacity bottleneck) [30]


Рис. 8.16. Базовые технологии физического уровня систем беспроводной связи разных поколений

При скоростях передачи информации порядка десятков Мбит/с, занимаемая сигналом полоса частот намного превосходит ширину полосы когерентности радиоканала, что приводит к сильной многолучевости. По-видимому , основ­ными радиоинтерфейсами, позволяющими обеспечить достижение вышеизло­женных целей в подобных обстоятельствах, будут MC-CDMA и OFDMA [26] (раздел 2).

Параллельно рассматриваются и другие подходы, позволяющие приблизить пропускную способность беспроводного канала к пределу Шеннона: примене­ние smart-антенн и технологий MIMO (multiple-input multiple-output), LDPC-коды, высокоуровневая модуляция (например, 64-QAM), множественный доступ с про­странственным разделением каналов (space-division multiple access, SDMA), мно­гопользовательский прием (multi-user detection, MUD) и др. (см. рис. 8.16).

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100