Adaptieve modulatie en codering (AMC) in WIMAX

  • Set modulatie-/coderingsschema’s
  • QPSK, 16QAM, 64QAM
  • verdeeld over één sector:
  • SINR-distributie
  • automatische selectiemechanismen
  • Maximale doorvoer per sector
  • Hoogste modulatieschema
  • Laagste coderingsbescherming
  • Gemiddelde doorvoer aangeboden per sector
  • Bijdrage van verschillende modulaties
  • Gemiddeld over het gebied

Adaptive Modulation and Coding (AMC) in WIMAX

AMC is een linkadoptiemethode (LA) om de transmissieparameters aan te passen om te profiteren van de heersende kanaalomstandigheden. Het principe van LA heeft tot doel de variaties van het draadloze kanaal (in de loop van de tijd, frequentie en/of ruimte) te benutten door bepaalde belangrijke transmissieparameters dynamisch aan te passen aan de veranderende omgevings- en interferentieomstandigheden die worden waargenomen tussen het basisstation en de abonnee. In praktische implementaties worden de waarden voor de transmissieparameters gekwantiseerd en gegroepeerd in een reeks modi. AMR-modi zijn modulatie- en coderingsschema.

De kanaalkwaliteit wordt geïdentificeerd door een kanaalkwaliteitsindicator, of kanaalstatusinformatie (CSI), die kennis over het kanaal verschaft. De taak is om een ​​aantal signaaloverdrachtparameters aan te passen aan de variaties van die indicator. Er zijn verschillende statistieken die kunnen worden gebruikt als kanaalstatusinformatie. Normaal gesproken kan SNR (signaal-ruisverhouding) of SiNR (signaal-ruis-plus-interferentieverhouding) beschikbaar zijn vanaf de fysieke laag (bijvoorbeeld door gebruik te maken van vermogensmetingen in slots zonder bedoelde zendgegevens (bijvoorbeeld pilootkanalen )).

De figuur toont de afhankelijkheid tussen modulatieschema’s (spectrale efficiëntie) en signaal-ruisverhouding (SNR)-vereisten op het luchtinterface. De figuur geeft ook de verbindingsniveauspectrale efficiëntie (SE) weer (b/s/Hz) versus de gemiddelde SNR op korte termijn in dB, voor vier verschillende ongecodeerde modulatieniveaus die binaire faseverschuivingssleuteling (BPSK) worden genoemd, quaternaire PSK (QPSK), 16-kwadratuuramplitudemodulatie (QAM) en 64-QAM. Het blijkt dat elke modulatie optimaal is voor gebruik in verschillende kwaliteitsregio’s, en LA selecteert voor elke link de modulatie met de hoogste SE.

Basismodulatietechnieken Wimax

Basic Modulation Techniques Wimax

Basismodulatietechnieken in WiMAX

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) maakt gebruik van verschillende modulatietechnieken om efficiënte en betrouwbare datacommunicatie te waarborgen. Deze technieken zijn essentieel om het signaal aan te passen aan verschillende transmissieomstandigheden, zoals afstand, signaalsterkte en interferentie. Door adaptieve modulatietechnieken te gebruiken, kan WiMAX optimale prestaties leveren, zelfs in uitdagende omgevingen.

Belangrijkste Modulatietechnieken

De belangrijkste modulatietechnieken die in WiMAX worden gebruikt, omvatten:

  • BPSK (Binary Phase Shift Keying): Een eenvoudige modulatietechniek die een bit per symbool codeert. Het biedt hoge betrouwbaarheid, maar heeft een lagere datasnelheid.
  • QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Een efficiëntere techniek die twee bits per symbool codeert, wat resulteert in een hogere datasnelheid.
  • 16-QAM (16-Quadrature Amplitude Modulation): Codeert vier bits per symbool, wat de doorvoer aanzienlijk verhoogt, maar iets minder robuust is tegen ruis.
  • 64-QAM (64-Quadrature Amplitude Modulation): Codeert zes bits per symbool en biedt de hoogste datasnelheid, maar is gevoeliger voor signaalverslechtering.

Adaptieve Modulatie

WiMAX gebruikt adaptieve modulatietechnieken, wat betekent dat de modulatieschema’s dynamisch worden aangepast aan de kwaliteit van het transmissiekanaal. Dit proces zorgt ervoor dat gebruikers altijd de best mogelijke prestaties ervaren, ongeacht de omgevingsomstandigheden.

Omstandigheden Gebruikte Modulatietechniek Voordeel
Goede signaal-ruisverhouding 64-QAM Maximale datasnelheid
Gemiddelde signaalkwaliteit 16-QAM Goede balans tussen snelheid en betrouwbaarheid
Slechte signaal-ruisverhouding QPSK of BPSK Hoge betrouwbaarheid

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

WiMAX gebruikt OFDM als de basis van zijn transmissietechnologie. OFDM verdeelt de gegevensstroom in meerdere kleinere subkanalen die orthogonaal zijn aan elkaar. Dit helpt bij het minimaliseren van interferentie en maximaliseert het gebruik van beschikbare bandbreedte. OFDM maakt het ook mogelijk om flexibel om te gaan met veranderende omstandigheden in draadloze netwerken.

Voordelen van Modulatietechnieken in WiMAX

  • Efficiënt Bandbreedtegebruik: Door adaptieve modulatie wordt de beschikbare bandbreedte optimaal benut.
  • Betrouwbaarheid: Dynamische aanpassing aan signaalkwaliteit zorgt voor een consistente verbinding.
  • Schaalbaarheid: Geschikt voor zowel lage als hoge datasnelheden, afhankelijk van de gebruikerstoepassing.
  • Hoge Doorvoer: Met technieken zoals 64-QAM kan WiMAX zeer hoge datasnelheden bereiken.

Uitdagingen

Hoewel deze technieken aanzienlijke voordelen bieden, zijn er ook uitdagingen:

  • Ruisgevoeligheid: Geavanceerdere modulaties zoals 64-QAM zijn gevoeliger voor ruis en interferentie.
  • Complexiteit: Adaptieve modulatie vereist geavanceerde algoritmen en hardware.
  • Vermogensbeheer: Hoge datasnelheden vereisen meer vermogen, wat een uitdaging kan zijn voor mobiele apparaten.

Toepassingen

WiMAX-modulatietechnieken worden toegepast in diverse scenario’s:

  • Stedelijke Netwerken: Hoogwaardige modulatietechnieken zoals 64-QAM worden gebruikt om de dichtheid van gebruikers en datasnelheden te maximaliseren.
  • Plattelandsgebieden: Eenvoudigere modulatietechnieken zoals BPSK of QPSK worden gebruikt voor betrouwbaarheid over langere afstanden.
  • Mobiele Netwerken: Adaptieve modulatie maakt het mogelijk om in realtime aan te passen aan veranderende kanaalomstandigheden.

Conclusie

De basismodulatietechnieken in WiMAX, zoals BPSK, QPSK, 16-QAM en 64-QAM, spelen een essentiële rol in het leveren van snelle en betrouwbare draadloze communicatie. Door gebruik te maken van adaptieve modulatie en OFDM, kan WiMAX zich flexibel aanpassen aan uiteenlopende omstandigheden en toepassingen. Hoewel er uitdagingen zijn, blijft de technologie een krachtige oplossing voor moderne breedbandnetwerken.

Rol van het WiMAX-forum

Rol van het WiMAX Forum

Wat is het WiMAX Forum?

Het WiMAX Forum is een wereldwijde industrieorganisatie die werd opgericht met als doel de promotie, standaardisatie en interoperabiliteit van WiMAX-technologie (Worldwide Interoperability for Microwave Access) te bevorderen. Het forum bestaat uit fabrikanten, netwerkexploitanten, dienstverleners, academische instellingen en regelgevende instanties die samenwerken om de ontwikkeling en adoptie van WiMAX-oplossingen te versnellen. Het forum ondersteunt zowel vaste als mobiele WiMAX-oplossingen op basis van IEEE 802.16-standaarden.

Belangrijkste Doelstellingen van het WiMAX Forum

  • Interoperabiliteit waarborgen: Certificeren van apparaten zodat ze onderling compatibel zijn, ongeacht fabrikant.
  • Standaardisatie stimuleren: Ondersteunen van consistente implementatie van IEEE 802.16 door middel van technische profielen.
  • Marktacceptatie versnellen: Promotie van WiMAX bij overheden, telecomaanbieders en eindgebruikers wereldwijd.
  • Testen en certificering: Aanbieden van strenge testprogramma’s via erkende testlabs (bijv. CTC in Spanje).
  • Netwerkarchitectuur definiëren: Ontwerpen van referentiearchitecturen zoals het WiMAX End-to-End Network System Architecture (NWG).

Structuur van het Forum

Comité Functie
Technical Working Group (TWG) Ontwikkelt technische specificaties en testprofielen voor interoperabiliteit en netwerkfunctionaliteit.
Regulatory Working Group (RWG) Werkt samen met overheden en toezichthouders om spectrumtoewijzing en regelgeving te ondersteunen.
Marketing Working Group (MWG) Promoot WiMAX-toepassingen en voordelen richting de markt.
Network Working Group (NWG) Ontwerpt de end-to-end netwerkinfrastructuur en interfaces binnen WiMAX-netwerken.

Certificering en Testprogramma’s

Een van de belangrijkste bijdragen van het WiMAX Forum is het opzetten van een wereldwijd erkend certificeringsprogramma. Alleen producten die voldoen aan de gestandaardiseerde interoperabiliteitscriteria krijgen het WiMAX Forum Certified™-label. Dit garandeert dat gebruikersapparatuur, basisstations en andere netwerkcomponenten correct samenwerken binnen een WiMAX-ecosysteem.

De certificeringsprocedure omvat:

  • Voorbereidende compatibiliteitstests bij ontwikkelaars.
  • Formele testen in erkende testlabs.
  • Documentatiebeoordeling en protocolvalidatie.
  • Toekenning van het certificaat na succesvolle afronding van alle stappen.

Invloed op Wereldwijde Implementatie

Door zijn inspanningen heeft het WiMAX Forum wereldwijd invloed gehad op de uitrol van breedbandnetwerken, vooral in gebieden waar traditionele infrastructuur niet haalbaar of te duur was. WiMAX-oplossingen zijn toegepast in:

  • Plattelandsgebieden zonder bekabelde netwerken
  • Snelle breedbandtoegang in ontwikkelingslanden
  • Overheidscommunicatie en veiligheidstoepassingen
  • Backhaul voor mobiele netwerken en hotspots

Dankzij het forum is er ook een grotere samenwerking ontstaan tussen fabrikanten en serviceproviders, wat de kosten heeft verlaagd en de innovatie binnen het ecosysteem heeft gestimuleerd. Het WiMAX Forum heeft de basis gelegd voor technologische vooruitgang, zelfs buiten WiMAX zelf, door bij te dragen aan de ontwikkeling van LTE, 5G en andere draadloze standaarden.

Tot slot blijft het WiMAX Forum, hoewel minder prominent dan tijdens de begindagen van WiMAX, een actieve rol spelen in nichemarkten zoals industriële communicatie, transport, energie en IoT-oplossingen waar robuuste draadloze connectiviteit vereist is.

WMAN-standaardisatie

WMAN Universal Standardization

WMAN-standaardisatie

Inleiding tot WMAN

WMAN staat voor Wireless Metropolitan Area Network en verwijst naar draadloze netwerken die een stad of stedelijk gebied bestrijken. WMAN-technologieën zijn ontworpen om breedbandcommunicatie mogelijk te maken over grotere afstanden dan WLAN (Wireless Local Area Network), maar met hogere snelheden dan traditionele WAN (Wide Area Network). De meest bekende WMAN-standaard is WiMAX (IEEE 802.16), die draadloze breedbandtoegang biedt voor zowel vaste als mobiele gebruikers. Standaardisatie is van essentieel belang om interoperabiliteit, betrouwbaarheid en schaalbaarheid te garanderen in WMAN-netwerken.

Belangrijkste Standaardisatie-instellingen

  • IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): De primaire instantie verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de 802.16-standaarden die WMAN-technologieën reguleren.
  • ETSI (European Telecommunications Standards Institute): Werkt aan Europese normen voor draadloze communicatie, inclusief WMAN-implementaties.
  • WiMAX Forum: Een industrieorganisatie die producten certificeert en interoperabiliteit bevordert tussen leveranciers op basis van IEEE 802.16.
  • ITU (International Telecommunication Union): Erkent WiMAX als een internationale standaard voor breedbandtoegang binnen IMT-2000 voor mobiele communicatie.

Overzicht van IEEE 802.16-standaarden

Standaard Beschrijving Toepassing
IEEE 802.16-2001 Originele standaard voor draadloze toegang in het 10–66 GHz spectrum. Vaste draadloze verbindingen met zichtlijnvereisten.
IEEE 802.16a Voegde ondersteuning toe voor lagere frequenties (2–11 GHz). Gebruikt voor niet-zichtlijn verbindingen, verbeterde dekking.
IEEE 802.16e Introduceerde mobiliteit in WiMAX. Mobiele breedbandtoegang, roaming, handovers.
IEEE 802.16m Geavanceerde versie voor hogere snelheden en prestaties. Ondersteunt 4G-netwerkvereisten en hogere datasnelheden.

Functies van WMAN-standaardisatie

Standaardisatie binnen WMAN is niet alleen gericht op frequentiegebruik en transmissietechnieken, maar omvat ook netwerkbeheer, kwaliteitscontrole, beveiliging, mobiliteit en interoperabiliteit. Door gestandaardiseerde protocollen kunnen verschillende leverancierscomponenten samenwerken in één netwerk, wat investeringskosten verlaagt en innovatie bevordert. Daarnaast zorgen standaarden voor naleving van regelgeving en spectrumtoewijzingen, wat essentieel is voor wereldwijde acceptatie.

  • Spectrum efficiëntie: Gestandaardiseerde toegangstechnieken zoals OFDMA verbeteren het gebruik van beschikbare frequentiebanden.
  • Beveiligingsprotocollen: 802.16-standaarden bevatten encryptie en authenticatie voor veilige overdracht van gegevens.
  • QoS (Quality of Service): Mechanismen voor prioritering van dataverkeer worden vastgelegd binnen de standaard.
  • Netwerkinteroperabiliteit: Door standaarden kunnen apparaten van verschillende fabrikanten samenwerken.

Voordelen van gestandaardiseerde WMAN-systemen

De toepassing van internationale standaarden binnen WMAN biedt aanzienlijke voordelen voor zowel aanbieders als gebruikers:

  • Lagere kosten: Door concurrentie tussen leveranciers en verminderde afhankelijkheid van eigen protocollen.
  • Betere compatibiliteit: Eenvoudigere integratie in bestaande infrastructuren.
  • Snellere marktintroductie: Productontwikkeling en uitrol verlopen sneller dankzij gedefinieerde richtlijnen.
  • Wereldwijde dekking: Toepassing van uniforme standaarden maakt roaming en internationale toepassingen mogelijk.

Dankzij de gestandaardiseerde benadering heeft WMAN zich kunnen ontwikkelen tot een schaalbare oplossing voor draadloze breedbandtoegang, vooral in regio’s waar bekabelde netwerken moeilijk of kostbaar zijn. De IEEE 802.16-familie, ondersteund door het WiMAX Forum en internationale instanties, blijft een belangrijke basis voor draadloze communicatie in stedelijke en landelijke gebieden.

Hogesnelheidsdataoplossingen voor Wimax

Hier schrijf ik over basisnotities over hoe snelle dataoplossingen in Wimax.

High Speed Data Solutions

Deze drie diagrammen vergelijken verschillende systeemparameters van WLAN (WIFI), WMAN (WiMAX) en de mobiele netwerktechnologieën UMTS met High speed Packed Downlink Access (HSPDA). De parameters hebben de volgende betekenis:

Spectrale efficiëntie: is de exploitatie van de radiofrequenties

Spectrumbreedte: betekent de exploitatie van radiokanalen Aantal gelijktijdig

abonnees/cel: is de ondersteuning van meervoudige toegang tot één netwerk. Bereik: is de bereikbaarheid van abonnees binnen radiogebieden

Beveiliging: betekent authenticatie, autorisatie en codering

Mobiliteit: is de verandering van locatie op volle of verminderde snelheid

CPE-kosten: dit zijn de kosten voor de apparatuur bij de klant

Globale kosten: dit zijn de kosten voor netwerkoperator en servicegebruiker

Dit soort visualisatie wordt een spindiagram genoemd. Het kan worden gebruikt om verschillen tussen de vergeleken systemen te benadrukken. De vorm van het spinnennet geeft de verschillende parameters en de bijbehorende waarden weer. Spinnetdiagrammen worden ook gebruikt bij complexe toepassingen, die in één oogopslag verschillende drempels voor normaal en kritisch systeemgedrag laten zien.

Universele draadloze breedbandtoegang voor Wimax

Universal Broadband Wireless Access & Mobility

Deze foto toont complementaire toegangsoplossingen voor verschillende mobiliteits- en nomadische of “vaste mobiele” behoeften. Tegenwoordig bestaat er voor allerlei toepassingen de juiste toegangstechnologie

De afbeelding toont de typische toegangsoplossingen voor verschillende mobiliteits- en nomadische behoeften. Voor vaste netwerktoegang DSL-gebaseerde systemen leveren breedbanddatasnelheden, alleen afhankelijk van het type toegang

gebruikte technologie: koperlijn of optische vezel WiMAX is het synoniem voor Worldwide Interoperability for Microwave Access, wat staat voor ondersteuning en promotie van WMAN- of IEEE 802.16-technologie

Deze technologie behoudt de Quality of Service via de luchtinterface en ondersteunt echte realtime toepassingen.

Kleine, niet-QoS-gevoelige toegangsmethoden maken gebruik van WLAN dat beschikbaar is in zogenaamde hotspotgebieden

Gebruikersverkeer dat met deze methode wordt gegenereerd, kan via flexibele draadloze toegang naar krachtige kernnetwerken worden getransporteerd. WMAN-hotzones kunnen ook stedelijke mobiliteit ondersteunen.

Volledige mobiliteit met behoud van de QoS-vereisten wordt gerealiseerd met behulp van UMTS- en EDGE/GPRS-technologie

Opvallende toekomst voor mobiele WiMAX

Opvallende toekomst voor mobiele WiMAX

Belangrijke Toekomst voor Mobiele WiMAX

Mobiele WiMAX, een technologie die bedoeld is voor hogesnelheidsdraadloze breedbandverbindingen, heeft een veelbelovende toekomst dankzij de constante vraag naar betere connectiviteit en mobiliteit. Met zijn geavanceerde functies en aanpassingsvermogen biedt mobiele WiMAX oplossingen voor uitdagingen in moderne netwerken, waaronder de behoefte aan hogere datasnelheden, schaalbaarheid en naadloze mobiliteit.

Kernvoordelen van Mobiele WiMAX

Mobiele WiMAX onderscheidt zich door enkele unieke eigenschappen die bijdragen aan zijn veelbelovende toekomst:

  • Hoge Doorvoersnelheden: Ondersteuning van hogesnelheidsinternet maakt het geschikt voor zowel stedelijke als landelijke toepassingen.
  • Grotere Mobiliteit: Gebruikers kunnen verbinding maken terwijl ze in beweging zijn, wat ideaal is voor voertuigen en draagbare apparaten.
  • Flexibele Infrastructuur: Geschikt voor implementatie in diverse omgevingen, van steden tot afgelegen gebieden.
  • QoS (Quality of Service): Ondersteuning van toepassingen zoals streaming video, spraak over IP (VoIP) en online gaming met minimale latentie.

Technologische Vooruitgang

De toekomst van mobiele WiMAX wordt versterkt door voortdurende technologische innovaties. Enkele van de belangrijkste verbeteringen zijn:

  • Meer Efficiënt Spectrumgebruik: Door gebruik te maken van adaptieve modulatietechnieken zoals QPSK en 64-QAM, kan WiMAX het beschikbare spectrum optimaal benutten.
  • Ondersteuning voor MIMO (Multiple Input, Multiple Output): Dit verhoogt zowel de doorvoer als de betrouwbaarheid van de verbindingen.
  • Integratie met IPv6: Voor betere netwerktoewijzing en schaalbaarheid in toekomstige netwerken.
  • Compatibiliteit met 5G: WiMAX wordt geïntegreerd als een aanvulling op 5G-netwerken, vooral in gebieden waar volledige 5G-implementatie nog niet haalbaar is.

Toepassingen in de Toekomst

Mobiele WiMAX heeft een breed scala aan toepassingen die bijdragen aan zijn toekomstbestendigheid:

Toepassing Beschrijving
Smart Cities Ondersteuning voor IoT (Internet of Things)-toepassingen zoals slimme meters, verkeersbeheer en bewaking op afstand.
Landelijke Connectiviteit Oplossingen bieden voor internettoegang in afgelegen gebieden waar traditionele breedbandinfrastructuur ontbreekt.
Transport en Logistiek Naadloze verbindingen voor voertuigen en vrachtbeheer, wat leidt tot verbeterde efficiëntie.
Veiligheids- en Nooddiensten Betrouwbare communicatie in kritieke situaties zoals rampenbestrijding en noodhulp.

Uitdagingen en Oplossingen

Hoewel mobiele WiMAX veel potentie heeft, zijn er ook uitdagingen die moeten worden overwonnen:

  • Concurrentie met 4G en 5G: WiMAX moet zijn positie behouden in een snel veranderende markt.
  • Kosten van Implementatie: De initiële kosten van infrastructuur zijn hoog, maar dit kan worden gemitigeerd door schaalbare implementatiestrategieën.
  • Interferentie en Netwerkbeheer: Geavanceerde technieken zoals beamforming en dynamische frequentietoewijzing worden ingezet om deze problemen aan te pakken.

Voordelen op Lange Termijn

De voordelen van mobiele WiMAX op lange termijn omvatten:

  • Schaalbaarheid: Geschikt voor zowel kleine netwerken als grootschalige implementaties.
  • Duurzaamheid: Energie-efficiënte technologieën maken het aantrekkelijk voor groene initiatieven.
  • Ondersteuning voor Diverse Apparaten: Van smartphones tot IoT-apparaten, mobiele WiMAX biedt universele compatibiliteit.

Conclusie

De toekomst van mobiele WiMAX is veelbelovend dankzij de continue technologische verbeteringen en brede toepassingen in diverse industrieën. Hoewel er uitdagingen zijn, biedt de flexibiliteit, betrouwbaarheid en hoge doorvoer van WiMAX een sterke basis voor zijn rol in toekomstige draadloze communicatie. Het blijft een sleutelrol spelen bij het overbruggen van de digitale kloof en het leveren van hoogwaardige breedbandverbindingen aan gebruikers wereldwijd.

Waarom beperkte frequentiebronnen in Wimax

De uitdaging voor draadloze breedband komt voort uit de schaarste aan radiospectrumbronnen. Regelgevende instanties over de hele wereld hebben slechts een beperkte hoeveelheid spectrum toegewezen voor commercieel gebruik. De noodzaak om een ​​steeds groter aantal gebruikers en aanbod te huisvesten

bandbreedterijke toepassingen die een beperkt spectrum gebruiken, dagen de systeemontwerper uit om voortdurend te zoeken naar oplossingen die het spectrum efficiënter gebruiken. Overwegingen met betrekking tot spectrumefficiëntie zijn van invloed op veel aspecten van het ontwerp van draadloze breedbandsystemen.

Het meest fundamentele hulpmiddel dat wordt gebruikt om een ​​hogere systeembrede spectrale efficiëntie te bereiken is het concept van een cellulaire architectuur, waarbij in plaats van één enkele zender met hoog vermogen te gebruiken om een ​​groot geografisch gebied te bestrijken, meerdere zenders met een lager vermogen die elk een kleiner gebied bestrijken, een cel genoemd, worden gebruikt. De cellen zelf worden vaak onderverdeeld in een paar sectoren door het gebruik van directionele antennes. Normaal gesproken vormt een kleine groep cellen of sectoren een cluster, en wordt het beschikbare frequentiespectrum verdeeld over de cellen of sectoren in een cluster en op intelligente wijze toegewezen om interferentie met elkaar te minimaliseren.

Het patroon van frequentietoewijzing binnen een cluster wordt vervolgens herhaald in het gewenste servicegebied en wordt frequentiehergebruik genoemd. Voor een hogere capaciteit en spectrale efficiëntie moet frequentiehergebruik worden gemaximaliseerd. Toenemend hergebruik leidt echter tot een groter potentieel voor interferentie. Om een ​​strikter hergebruik mogelijk te maken, is de uitdaging daarom om transmissie- en ontvangstschema’s te ontwerpen die kunnen werken onder lagere signaal-interferentie-plus-ruis-verhoudingen (SINR) of om effectieve methoden te implementeren om met interferentie om te gaan.

Een effectieve manier om met interferentie om te gaan, is het gebruik van verwerking met meerdere antennes. Naast het gebruik van de cellulaire architectuur en het maximaliseren van frequentiehergebruik, kunnen verschillende andere signaalverwerkingstechnieken worden gebruikt om de spectrale efficiëntie en daarmee de capaciteit van het systeem te maximaliseren. Veel van deze technieken maken gebruik van kanaalinformatie om de capaciteit te maximaliseren.

Laten we het voorbeeld controleren.

Adaptieve modulatie en codering:Het idee is om de modulatie- en coderingssnelheid per gebruiker en/of per pakket te variëren, gebaseerd op de heersende SINR-omstandigheden. Door gebruik te maken van de hoogste modulatie- en coderingssnelheid die door de SINR kan worden ondersteund, kunnen de datasnelheden van de gebruiker (en dus de capaciteit) worden gemaximaliseerd. Adaptieve modulatie en codering maken deel uit van de WiMAX-standaard.

Ruimtelijke multiplexing:

Het idee achter ruimtelijke multiplexing is dat meerdere onafhankelijke stromen parallel over meerdere antennes kunnen worden verzonden en bij de ontvanger kunnen worden gescheiden met behulp van meerdere ontvangstketens door middel van passende signaalverwerking. Dit kan worden gedaan zolang de multipath-kanalen, zoals gezien door de verschillende antennes, voldoende gedecorreleerd zijn, zoals het geval zou zijn in een omgeving die rijk is aan verstrooiing.

Ruimtelijke multiplexing zorgt voor een toename van de datasnelheid en capaciteit die evenredig is aan het aantal gebruikte antennes. Deze en andere multi-antennetechnieken worden in een ander deel behandeld.

Efficiënte multi-toegangstechnieken:Naast het waarborgen dat elke gebruiker het spectrum zo efficiënt mogelijk gebruikt, moeten er effectieve methoden worden bedacht om de hulpbronnen efficiënt onder de meerdere gebruikers te verdelen. Dit is de uitdaging die wordt aangepakt op de MAC-laag van het systeem. Grotere efficiëntie bij het spectrumgebruik kan worden bereikt door informatie van kanaalkwaliteit te koppelen aan het toewijzingsproces van middelen. MAC-laagtechnieken worden in een ander deel in meer detail besproken.

Benadrukt moet worden dat capaciteit en spectrale efficiëntie niet los kunnen worden gezien van de noodzaak om adequate dekking te bieden. Als het puur om een ​​hoge spectrale efficiëntie of capaciteit gaat, zou een voor de hand liggende manier om dat te bereiken het verkleinen van de celradius zijn of het plaatsen van meer basisstations per oppervlakte-eenheid.

Uiteraard is dit een dure manier om de capaciteit te verbeteren. Daarom is het belangrijk om de spectrale efficiëntie breder te bekijken en ook het begrip dekkingsgebied op te nemen. De grote uitdaging bij het ontwerpen van draadloze breedbandsystemen is het vinden van de juiste balans tussen capaciteit en dekking, die goede kwaliteit en betrouwbaarheid biedt tegen redelijke kosten.

Verbeter de toekomst voor mobiele WiMAX

Orthogonale frequentieverdeling meervoudige toegang (OFDMA):

Mobile WiMAX gebruikt OFDM als een techniek met meerdere toegangen, waarbij aan verschillende gebruikers verschillende subsets van de OFDM-tonen kunnen worden toegewezen. Zoals in hoofdstuk 6 in detail wordt besproken, vergemakkelijkt OFDMA de exploitatie van frequentiediversiteit en diversiteit van meerdere gebruikers om de systeemcapaciteit aanzienlijk te verbeteren.

Flexibele en dynamische toewijzing van middelen per gebruiker: Zowel de toewijzing van uplink- als downlink-bronnen worden beheerd door een planner in het basisstation. De capaciteit wordt op vraagbasis gedeeld tussen meerdere gebruikers, met behulp van een burst-TDM-schema. Bij gebruik van de OFDMA-PHY-modus wordt bovendien multiplexing uitgevoerd in de frequentiedimensie, door verschillende subsets van OFDM-subdraaggolven aan verschillende gebruikers toe te wijzen.

Bronnen kunnen ook in het ruimtelijke domein worden toegewezen bij gebruik van de optionele geavanceerde antennesystemen (AAS). De standaard maakt het mogelijk dat bandbreedtebronnen worden toegewezen in tijd, frequentie en ruimte en heeft een flexibel mechanisme om de informatie over de toewijzing van bronnen frame voor frame over te brengen.

Ondersteuning voor geavanceerde antennetechnieken:

De WiMAX-oplossing heeft een aantal haken ingebouwd in het ontwerp van de fysieke laag, waardoor het gebruik van technieken met meerdere antennes mogelijk is, zoals beamforming, ruimte-tijdcodering en ruimtelijke multiplexing. Deze schema’s kunnen worden gebruikt om de algehele systeemcapaciteit en spectrale efficiëntie te verbeteren door meerdere antennes bij de zender en/of de ontvanger in te zetten. Hoofdstuk 5 geeft een gedetailleerd overzicht van de verschillende meervoudige antennetechnieken.

Servicekwaliteitsondersteuning:

De WiMAX MAC-laag heeft een verbindingsgerichte architectuur die is ontworpen om een ​​verscheidenheid aan toepassingen te ondersteunen, waaronder spraak- en multimediadiensten. Het systeem biedt ondersteuning voor constante bitsnelheid, variabele bitsnelheid, real-time en niet-real-time verkeersstromen, naast best-effort dataverkeer. WiMAX MAC is ontworpen om een ​​groot aantal gebruikers te ondersteunen, met meerdere verbindingen per terminal, elk met zijn eigen QoS-vereiste.

Robuuste beveiliging:

WiMAX ondersteunt sterke codering, met behulp van Advanced Encryption Standard (AES), en heeft een robuust privacy- en sleutelbeheerprotocol. Het systeem biedt ook een zeer flexibele authenticatiearchitectuur op basis van Extensible Authentication Protocol (EAP), dat een verscheidenheid aan gebruikersreferenties mogelijk maakt, waaronder gebruikersnaam/wachtwoord, digitale certificaten en smartcards.

Ondersteuning voor mobiliteit:

De mobiele WiMAX-variant van het systeem beschikt over mechanismen ter ondersteuning van veilige, naadloze overdrachten voor vertragingstolerante toepassingen voor volledige mobiliteit, zoals VoIP. Het systeem heeft ook ingebouwde ondersteuning voor energiebesparende mechanismen die de levensduur van de batterij van draagbare abonneeapparaten verlengen. Verbeteringen op de fysieke laag, zoals frequentere kanaalschatting, uplink-subkanalisatie en stroomcontrole, zijn ook gespecificeerd ter ondersteuning van mobiele applicaties.

IP-gebaseerde architectuur:

Het WiMAX Forum heeft een referentienetwerkarchitectuur gedefinieerd die is gebaseerd op een volledig IP-platform. Alle end-to-end-services worden geleverd via een IP-architectuur die vertrouwt op IP-gebaseerde protocollen voor end-to-end transport, QoS, sessiebeheer, beveiliging en mobiliteit. Dankzij de afhankelijkheid van IP kan WiMAX meebewegen met de dalende kostencurven van IP-verwerking, gemakkelijke convergentie met andere netwerken mogelijk maken en het rijke ecosysteem voor applicatie-ontwikkeling benutten dat voor IP bestaat.

Wimax Business-vereiste per Point-To-Point of Point-to-Multipoint

Toepassingen die gebruik maken van een vaste draadloze oplossing kunnen worden geclassificeerd als point-to-point of point-to-multipoint. Point-to-point-toepassingen omvatten connectiviteit tussen gebouwen binnen een campus en microgolf-backhaul.

Point-to-multipoint-toepassingenerbij betrekken

  1. breedband voor woningen, kleine kantoren/thuiskantoren (SOHO) en kleine tot middelgrote ondernemingen (MKB),
  2. T1- of fractionele T1-achtige diensten voor bedrijven, en (3) draadloze backhaul voor Wi-Fi-hotspots.

Breedband voor consumenten en kleine bedrijven:Het is duidelijk dat een van de grootste toepassingen van WiMAX in de nabije toekomst waarschijnlijk breedbandtoegang zal zijn voor residentiële, SOHO- en MKB-markten. Breedbanddiensten die via vaste WiMAX worden geleverd, kunnen bestaan ​​uit snelle internettoegang, telefoniediensten die gebruik maken van voice over IP en een groot aantal andere op internet gebaseerde toepassingen. Vast draadloos biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele bekabelde oplossingen.

Deze voordelen omvatten lagere instap- en implementatiekosten, een snellere en eenvoudigere implementatie en het vermogen om inkomsten te realiseren om het netwerk naar behoefte uit te bouwen, lagere operationele kosten voor netwerkonderhoud, -beheer en -exploitatie en onafhankelijkheid van de gevestigde luchtvaartmaatschappijen.

Vanuit het perspectief van klantlocatieapparatuur (CPE) of abonneestation (SS) kunnen twee soorten implementatiemodellen worden gebruikt voor vaste breedbanddiensten voor woningen,SOHO- en MKB-markten.

Het ene model vereist de installatie van een buitenantenne bij de klant, het andere maakt gebruik van een alles-in-één geïntegreerd radiomodem dat de klant binnenshuis kan installeren, net als traditionele DSL- of kabelmodems. Het gebruik van buitenantennes verbetert de radioverbinding en daarmee de prestaties van het systeem. Dit model maakt een groter dekkingsgebied per basisstation mogelijk, waardoor de dichtheid van basisstations die nodig zijn om breedbanddekking te bieden, wordt verminderd, waardoor de kapitaaluitgaven worden verminderd.

Het vereisen van een buitenantenne betekent echter dat voor de installatie een vrachtwagenrol door een getrainde professional nodig is en dat dit ook hogere SS-kosten met zich meebrengt. Het is duidelijk dat de twee implementatiescenario’s een afweging laten zien tussen kapitaaluitgaven en exploitatiekosten: tussen de kapitaalinfrastructuurkosten van het basisstation en de SS- en installatiekosten.

In ontwikkelde landen, zoals de Verenigde Staten, zullen de hoge arbeidskosten van het rollen van vrachtwagens, in combinatie met de afkeer van consumenten voor buitenantennes, waarschijnlijk een SS-inzet binnenshuis bevorderen, althans voor de residentiële toepassing.

Verder zal een zelf te installeren SS ook een bedrijfsmodel mogelijk maken dat het retaildistributiekanaal kan exploiteren en consumenten een verscheidenheid aan SS-keuzes kan bieden. In ontwikkelingslanden echter, waar arbeid goedkoper en esthetisch is en overwegingen inzake ruimtelijke ordening niet zo krachtig zijn, kan een model voor de inzet van SS-buitenshuis economisch zinvoller zijn.

In de Verenigde Staten en andere ontwikkelde landen met een goede bekabelde infrastructuur is de kans groter dat vaste draadloze breedband wordt gebruikt in landelijke of achtergestelde gebieden, waar traditionele middelen om deze te bedienen duurder zijn. Diensten aan deze gebieden kunnen worden geleverd door gevestigde telefoonmaatschappijen of door kleinere spelers, zoals WISP’s, of lokale gemeenschappen en nutsbedrijven. Het is ook mogelijk dat concurrerende dienstverleners WiMAX kunnen gebruiken om rechtstreeks te concurreren met aanbieders van DSL- en kabelmodems in stedelijke en voorstedelijke markten.

In de Verenigde Staten zal het besluit van de FCC uit augustus 2005 om het delen van kabelinstallaties terug te draaien waarschijnlijk de aantrekkingskracht van vaste draadloze oplossingen voor concurrerende aanbieders vergroten, omdat zij op zoek gaan naar alternatieve manieren om abonnees te bereiken. Het concurrentielandschap in de Verenigde Staten is zodanig dat traditionele kabeltelevisiebedrijven en telefoonbedrijven met elkaar concurreren om een ​​volledige bundel telecommunicatie- en amusementsdiensten aan klanten aan te bieden.

In deze omgeving kunnen satelliettelevisiebedrijven ertoe worden aangezet breedbanddiensten aan te bieden, waaronder spraak en data, om concurrerend te blijven met de telefoon- en kabelbedrijven, en kunnen ze naar WiMAX kijken als een mogelijke oplossing om dit te bereiken.

T1-emulatie voor bedrijven:De andere grote kans voor vaste WiMAX in ontwikkelde markten is als oplossing voor concurrerende T1/E1, fractionele T1/E1 of snellere diensten voor de zakelijke markt. Aangezien slechts een klein deel van de commerciële gebouwen wereldwijd toegang heeft tot glasvezel, is er een duidelijke behoefte aan alternatieve oplossingen met hoge bandbreedte voor zakelijke klanten.

In de zakelijke markt is er vraag naar symmetrische T1/E1-diensten waar kabel en DSL tot nu toe technisch niet aan voldoen. Traditionele telecomdiensten blijven aan deze vraag voldoen, met relatief weinig concurrentie. Vaste breedbandoplossingen die gebruik maken van WiMAX zouden potentieel op deze markt kunnen concurreren en vaste lijnoplossingen kunnen overtroeven op het gebied van time-to-market, prijzen en dynamische levering van bandbreedte.