`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

HSPA vs. WiMAX – особенности конкурирующих беспроводных технологий доступа

Статья опубликована в №34 (700) от 29 сентября

+22
голоса

Интернет оказывает существенное влияние как на частную, так и на профессиональную жизнь. Но чтобы использовать все его возможности, необходим широкополосный доступ. При этом миллионы людей в ближайшие несколько лет выберут беспроводные технологии.

За право предлагать мобильные широкополосные коммерческие сервисы конкурируют несколько технологий. Общепризнано, что самой перспективной из них является HSPA (High Speed Packet Access) – расширение WCDMA (Wideband CDMA), обеспечивающее высокую скорость передачи данных и улучшенную поддержку интерактивности и потоковых сервисов. На сегодня служба HSPA предоставляется более чем 100 операторами примерно в 50 странах. Ожидается, что число подписчиков мобильного широкополосного доступа достигнет 900 млн в 2012 г. При этом 70% будет использовать HSPA, а 20% – CDMA EV-DO.

Хорошая мобильная широкополосная система должна удовлетворять ряду определенных требований, среди которых высокая пропускная способность и емкость сети, приемлемая стоимость передачи в расчете на бит, низкая латентность, качественное обслуживание (QoS) и широкое покрытие.

Имеется ряд технических приемов, использование которых позволяет удовлетворить этим требованием в беспроводных технологиях, в частности:

1. Для высокой пропускной способности и емкости

  • схемы модуляции высокого порядка, такие как 16QAM и 64QAM;
  • передовые антенные системы MIMO.

2. Для улучшенного QoS и низкой латентности

  • динамическое планирование с приоритезацией трафика конечных пользователей в соответствии с соглашениями о сервисе (SLA);
  • короткие интервалы времени передачи (TTI), позволяющие приблизить время оборота пакета (RTT) к проводным эквивалентам (таким как DSL).

3. Для повышения емкости канала

  • разнесение каналов передачи, повышающее эффективность использования кодов и ресурсов мощности;
  • адаптация канала для приведения в соответствие параметров передачи с реальными возможностями радиоканала;
  • гибридный автоматический запрос на повторение (Hybrid Automatic Repeat reQuest, H-ARQ) для быстрой ретрансмиссии искаженных данных и мягкого комбинирования (soft combining – уменьшение частоты появления ошибочных битов за счет обработки нескольких потоков данных от разных сот).

4. Для широкого покрытия

  • улучшенные антенные системы и приемники.

И HSPA, и Mobile WiMAX используют большинство из этих технологий, и их производительность сравнима. Однако они отличаются в таких вопросах, как схема дуплексирования (FDD vs. TDD), полосы частот, технологии множественного доступа и исполнение канала управления, что приводит к существенным различиям в скоростях восходящих потоков и площадей покрытия.

1. Особенности эволюции стандартов

1.1. HSPA

Стандарт развивается под эгидой организации 3GPP (3rd Generation Partnership Project). 3GPP была совместно образована телекоммуникационными организациями из США, Европы, Японии, Южной Кореи и Китая. В настоящее время она насчитывает более 400 членов – различных компаний и учреждений. 3GPP определяет спецификации GSM и WCDMA для полной мобильной системы, включая аспекты терминальных устройств, сетей радиодоступа (RAN), ядра сетей и частей сервисных сетей.

Спецификации 3GPP структурируются в релизах. Существенно, что новые релизы обратно совместимы с предыдущими.

Успехи 3GPP в развитии последовательности технологий (GSM/WCDMA/3GPP) впечатляющи. К примеру, за десять лет было достигнуто 1000-кратное увеличение скоростей передачи. И что замечательно – технологии 3GPP продолжают совершенствоваться. WCDMA 3GPP Release 99 обеспечил пропускную способность 384 Кб/с для большой площади покрытия. Однако по мере развития пакетных сервисов потребовались более высокие скорости.

Среди прочих вещей WCDMA 3GPP Release 5 расширил спецификацию высокоскоростным разделяемым нисходящим транспортным каналом, улучшившим поддержку высокопроизводительных пакетных приложений. По сравнению с Release 99 новый нисходящий канал значительно увеличил емкость, что выразилось в уменьшении стоимости передачи одного бита. Была также значительно снижена задержка, а пропускная способность доведена до 14 Мб/с. Эти усовершенствования, которые проходят под обозначением HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), были первым шагом в эволюции WCDMA.

Хотя основная часть трафика приходится на нисходящий канал, для ряда приложений улучшение восходящего канала также стало бы полезным. Примеры включают электронную почту с большими прикрепленными файлами, фотографиями, видео и блогами. Ключевым моментом для WCDMA 3GPP Release 6 был новый восходящий канал Enhanced UpLink (EUL), иногда называемый также HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Он обеспечивал скорость передачи до 5,8 Мб/с. Комбинация HSDPA и EUL называется HSPA.

В 3GPP Release 7 была определена спецификация HSPA Evolution (HSPA +), которая поддерживала MIMO и 64QAM в нисходящем канале и 16QAM – в восходящем, что еще больше повысило пиковую скорость и емкость. HSPA Evolution обеспечивает пропускную способность до 42 Мб/с в нисходящем канале и до 11,5 Мб/с – в восходящем.

LTE (Long Term Evolution), специфицированный 3GPP в Release 8, вводит схемы мультиплексирования OFDM/OFDMA в нисходящем канале и FDMA с одной несущей (Single-Carrier FDMA) в восходящем. Стандарт поддерживает очень высокие скорости передачи, превышающие 300 Мб/с в нисходящем канале и 80 Мб/с – в восходящем.

1.2. Mobile WiMAX

Рабочая группа IEEE 802.16 по стандартам широкополосного беспроводного доступа, которая была образована IEEE Standards Board в 1999 г., подготовила формальные спецификации для беспроводных сетей масштаба города (WirelessMAN, семейство 802.16 является основой Mobile WiMAX).

IEEE 802.16-2004 (часто называемый просто 802.16d) обеспечил поддержку связи вне зоны прямой видимости и с пользовательскими терминалами внутри здания для фиксированного беспроводного доступа. В 2005 г. стандарт модернизировали (IEEE 802.16e-2005, или IEEE 802.16e), добавив поддержку передачи данных с мобильных терминалов.

В IEEE 802.16e, или Mobile WiMAX (далее по тексту – WiMAX), были улучшены схемы модуляции, используемые в фиксированном варианте посредством введения SOFDMA (Scalable Orthogonal FDMA). Отметим, что системный профиль мобильного стандарта обратно не совместим с профилем системы фиксированного доступа.

Сегодня имеются две волны сертификации для оборудования WiMAX:

  • Wave 1: системный профиль с терминалами SISO (Single-Input Single-Output) для диапазонов 2,3 и 3,5 ГГц;
  • Wave 2: системный профиль с терминалами MIMO и поддержкой формирования диаграммы направленности для полосы 2,6 Ггц.

Поскольку IEEE 802.16 покрывает только базовое соединение вплоть до уровня МАС, WiMAX Forum также решает проблемы сетевой архитектуры для сетей WiMAX. Фокус первой спецификации сетевой архитектуры (Release 1.0) был направлен на доставку мобильных беспроводных интернет-сервисов.

Release 1.5 добавит мобильные сервисы операторского уровня с поддержкой IMS (IP Multimedia Services), VoIP, широковещательных приложений, таких как ТВ.

Хотя WiMAX и обещает высокоскоростные беспроводные широкополосные сервисы, технология все еще находится в периоде становления, и реальная производительность должна быть улучшена.

2. Техническое сравнение

Технологии HSPA и WiMAX разрабатывались с целью предоставления сервисов высокоскоростной пакетной передачи данных. Они характеризуются схожими технологиями, такими как динамическое планирование, адаптация каналов, H-ARQ с мягким комбинированием, многоуровневым QoS и усовершенствованными антенными системами. Несмотря на это их производительности отличаются благодаря разным формату сигнала на физическом уровне, схеме дуплексирования и механизму передачи между сотами, а также полосам частот.

2.1. Схожесть

2.1.1. Динамическое планирование

HSPA vs. WiMAX – особенности конкурирующих беспроводных технологий доступа
Рис. 1. Планирование с учетом состояния канала

Традиционные телефонные системы с коммутацией каналов выделяли для соединения канал на все время сессии. Это приводило к расточительству коммуникационных ресурсов при пакетной передаче данных, поскольку канал не мог использоваться даже в период простоя. Для высокоскоростных систем пакетной передачи данных со взрывным характером трафика имело смысл занимать радиоресурсы только в течение активного периода.

Принимая во внимание изменчивую природу беспроводных каналов, в них часто будут наблюдаться флуктуации мощности сигнала. Поэтому наиболее эффективно вести обмен между базовой станцией и терминалом, когда для этого существуют хорошие условия. HSPA и WiMAX для успешной передачи пакетов используют планирование с учетом состояния канала (рис. 1).

В дальнейшем нам понадобится такое понятие, как кодовая скорость (code rate). Она обычно выражается дробным числом: значение k/n показывает, что k бит полезных данных кодировщик представил n битами. Разность n–k показывает, сколько избыточных битов вставил кодировщик для последующей коррекции ошибок.

Когда мобильное устройство ведет передачу, качество радиоканала меняется во времени. Схема модуляции и кодовая скорость, используемые для планируемого канала, могут адаптироваться таким образом, чтобы минимизировать ошибки при различных состояниях радиоканала. Адаптация канала позволяет полностью утилизировать его емкость для каждого соединения в беспроводной среде и, следовательно, добиться максимальной пропускной способности системы.

Обе сравниваемые технологии поддерживают динамический выбор между схемами модуляции QPSK, 16QAM и 64QAM, а также кодовую скорость канала, где ее минимальное значение без повторений равно 1/2 для WiMAX и 1/3 для HSPA. В целом, HSPA имеет более тонкую детализацию и форматы кодирования, чем WiMAX.

2.1.2. H-ARQ с мягким комбинированием

Вследствие задержки информации о качестве обработки посланного пакета на приемном конце адаптация канала может не успевать за ошибками, вносимыми между моментами получения квитанции и планирования. H-ARQ с мягким комбинированием в нисходящем и восходящем потоках быстро корректирует ошибочные пакеты без обращения к более высокому уровню ARQ. Это является эффективным средством для адаптации канала и уменьшает задержки ретрансмиссии, что крайне важно для повышения пропускной способности.

В восходящем потоке H-ARQ с мягким комбинированием снижает также мощность передачи и улучшает емкость системы благодаря более низкой интерференции и стабильному контролю мощности. Уменьшение кодовой скорости позволяет HSPA использовать инкрементальную избыточность (каждая ретрансмиссия содержит отличную от предыдущей информацию – данные и биты четности), которая реализуется вместе с ретрансмиссией. В WiMAX для выигрыша энергии применяется только комбинирование Чейза (Chase combining – каждая ретрансмиссия содержит ту же информацию), кодовая скорость не настраивается после ретрансмиссии.

2.1.3. Многоуровневое QoS

HSPA и WiMAX поддерживают несколько уровней QoS. В HSPA уровни разделяются на четыре категории: разговорный (conversational), потоковый (streaming), интерактивный (interactive) и низкоприоритетный (background).

В WiMAX имеется пять планирующих механизмов, определенных для разных уровней обслуживания в восходящем потоке: незатребованный уровень обслуживания (unsolicited grant service), расширенный сервис с опросом в режиме реального времени (extended real-time polling service), опрос в режиме реального времени (real-time polling service), опрос с задержкой (non-real-time polling service) и наилучшее из возможного (best-effort).

2.1.4. Улучшенные антенные технологии

HSPA vs. WiMAX – особенности конкурирующих беспроводных технологий доступа
Рис. 2. Схемы передачи с различной конфигурацией антенн

Использование антенных систем повысило производительность и возможности современных мобильных коммуникаций. В общем, они опираются на применение нескольких антенн при приеме-передаче. Это позволяет обеспечить:

  • разнесение сигнала для борьбы с затуханием в канале;
  • формирование диаграммы направленности для улучшения отношения сигнал/шум;
  • пространственное мультиплексирование (MIMO) для увеличения пиковой скорости передачи данных и большей утилизации радиоканала.

Сравнительные схемы пространственного разнесения приведены на рис. 2.

WCDMA поддерживает две многоантенные схемы передачи: разнесение с разомкнутым контуром (без обратной связи) и с замкнутым контуром (с обратной связью).

Первая схема использует модифицированный метод кодирования, предложенный Сиавашем Аламути (Siavash Alamouti) (упрощенная схема пространственно-временноóго блочного кодирования – передача нескольких копий данных посредством нескольких антенн), и борется с эффектом затухания в каналах. Вторая позволяет настраивать фазу и амплитуду, базируясь на имеющихся условиях в нисходящем канале. Поэтому вдобавок к пространственному разнесению схема с замкнутым контуром позволяет формировать диаграмму направленности. Обе они также присущи и HSPA.

Системный профиль WiMAX определяет две схемы многоантенной передачи:

  • разнесение с использованием кодирования Аламути, которая аналогична схеме WCDMA/HSPA с разомкнутым контуром;
  • пространственное мультиплексирование (MIMO).

WiMAX поддерживает также формирование диаграммы направленности. Используя особенности TTD, пространственные характеристики, измеренные на базовой станции, могут применяться для формирования нисходящего излучения. На практике, однако, производительность ограничивается асимметричной интерференцией и различными антенными установками на терминале и базовой станции.

2.2. Различие

2.2.1. Формат физического сигнала

Основным различием WiMAX и HSPA на физическом уровне является формат сигнала. WiMAX базируется на мультиплексировании в домене ортогональных частот (OFDM), тогда как HSPA использует расширение спектра сигнала прямой последовательностью (DSSS). Одной из наиболее важных особенностей OFDM является устойчивость к многолучевому (multipath) распространению. Это достигается за счет применения узкополосных тонов в комбинации с циклическим префиксом. Введение последнего преследует две цели: первая – он обеспечивает защитный отрезок времени для предотвращения межсимвольной интерференции и вторая – гарантия того, что многолучевой канал накладывает только скалярное искажение на каждый тон, делая коррекцию простой и эффективной. При правильной синхронизации и защите с помощью циклического префикса тоны в OFDM-сигнале остаются взаимно ортогональными даже при многолучевом распространении. Недостатком его использования является увеличение накладных расходов (служебных данных в протоколе), которые снижают эффективность полосы пропускания.

Способность OFDM-сигнала сохранять ортогональность в условиях многолучевого распространения дает систему, свободную от интерференции между сотами, что хорошо подходит для высокоскоростной передачи данных. Однако интерференция (помехи) между тонами растет, снижая производительность, при большом допплеровском разбросе. Когда OFDM-сигналы используются для множественного доступа в восходящем потоке, базовые станции WiMAX должны быть точно настроены по частоте, и необходимо также минимизировать уровень полной интерференции посредством контроля мощности сигнала.

Сигналы OFDM имеют также относительно большое отношение пиковой и средней мощностей. Это значит, что при заданной средней мощности усилитель должен быть способен справляться с большими пиками без искажения передаваемого сигнала.

HSPA использует агрегацию кодов CDM (Code Division Multiplexing) для формирования высокоскоростного нисходящего канала и прямую последовательность CDMA для восходящего. Хотя этот метод менее чувствителен к допплеровскому разбросу, отсутствие ортогональности в каналах с временнoй дисперсией приводит к интерференции между сотами, что ограничивает применение высокоуровневой модуляции.

При сравнении с сигналами OFDM сигналы в восходящем канале HSPA имеют более низкое отношение пиковой и средней мощностей, что влечет меньшую сложность усилителя мощности. Альтернативно при заданной сложности усилителя может быть использована бoóльшая средняя мощность, давая бoóльшую площадь покрытия.

2.2.2. Схема дуплекса

HSPA и WiMAX различаются также схемами организации дуплексного обмена. Первая использует разделение по частотам (FDD), размещая восходящий и нисходящий потоки в разных частотных каналах, что обычно обозначается как 2×5 МГц (указывая на два отдельных канала 5 МГц – один восходящий и один нисходящий). Во второй для организации дуплекса применяется технология разделения по времени (TDD), использующая один частотный канал (к примеру, 10 МГц), который разделяется во временнoóм домене восходящим и нисходящим потоками. Схема разделения задается отношением: например, 2 : 1 обозначает, что 2/3 времени канал занимает нисходящий поток, а 1/3 – восходящий.

Вообще говоря, спецификация IEEE 802.16 допускает FDD, но на сегодня системный профиль WiMAX настаивает исключительно на TDD. Последняя схема гибка в установлении степени асимметрии трафика, хотя на практике отношение фиксировано. К тому же TDD-системы с большим отношением нисходящий/восходящий накладывают штраф на бюджет канала в виде снижения средней мощности восходящего потока при заданной пиковой.

Интерференционные сценарии для схем FDD и TDD также разнятся. FDD-системы используют для организации дуплекса частотный зазор между восходящим и нисходящим потоками, который предотвращает интерференцию. В системах со схемой TDD для этих целей применяется временной защитный интервал.

В сетях с TDD могут реализоваться несколько сценариев интерференции:

  • внутри сети – между базовыми станциями и между терминалами. Все базовые станции должны быть точно синхронизированы по времени (к примеру, с помощью GPS-приемников);
  • между соседними сетями – двумя или более TDD-сетями, работающими на одной и той же полосе частот в том же географическом районе. Чтобы избежать интерференции, необходимо координировать синхронизацию между ними или использовать защитный интервал;
  • между находящимися вблизи друг друга базовыми станциями двух сетей, работающих в смежных полосах частот. Эта интерференция может быть ослаблена с помощью синхронизации или защитной полосы;
  • между близко расположенными базовыми станциями сетей TDD и FDD, использующих смежные полосы частот. В данном случае необходимо применять защитную полосу.

2.2.3. Эстафетный механизм

HSPA поддерживает мягкую эстафетную передачу (терминал одновременно подсоединяется к двум или более сотам) с комбинированием. Это способствует улучшению бюджета канала и емкости сети, так как снижается интерференция между сотами. В ряде случаев может использоваться жесткая эстафетная передача (терминал подключается к новой соте лишь после отсоединения от старой). Профиль WiMAX включает только жесткое переключение между сотами.

2.2.4. Используемые полосы частот

На сегодняшний день HSPA поддерживает полосы частот в диапазоне 800–2600 МГц, в том числе частоты оперирования 2G в Европе, Африке, Северной и Южной Америке и в Азиатско-Тихоокеанском регионе. В мире наиболее часто используется полоса 2,1 ГГц, а в Австралии, Новой Зеландии, части Азии и обеих Америках – 850 МГц.

В настоящее время обсуждается несколько частотных полос для WiMAX, но профиль стандарта оговаривает только полосы 2,3, 2,6 и 3–3,8 ГГц. Приблизительно 90% всего выделенного спектра в мире занимают системы FDD.

3. Производительность

Основными характеристиками производительности системы являются скорость передачи данных, задержка, площадь покрытия и спектральная эффективность (в качестве справки: последняя определяет степень утилизации ограниченного спектра частот физическим уровнем протокола и измеряется в (бит/с)/Гц). Для конечных пользователей эти характеристики определяют, какие сервисы могут быть получены, а для операторов – число пользователей и площадь покрытия базовой станцией, от чего напрямую зависит стоимость функционирования системы.

Вследствие того что многие технологические особенности являются общими для обеих рассматриваемых систем, включая антенны (MIMO), схемы модуляции и кодирования, их производительность во многих отношениях подобна. Конечно, имеется ряд различий, в частности схема дуплекса, полосы частот, технология множественного доступа, что приводит к углублению различий, например в покрытии и скоростях передачи в восходящих потоках.

3.1. Пиковая скорость передачи

Пиковая скорость передачи показывает, сколько бит в секунду при хорошем состоянии радиоканала может получить пользователь, если канал не разделяется другими.

В WiMAX применяется более высокоуровневая схема модуляции (64QAM – в нисходящем канале и 16QAM – в восходящем), чем в HSPA (16QAM – в нисходящем канале и QPSK – в восходящем). HSPA Release 7 вводит 64QAM и два потока MIMO в нисходящем канале (однако не при одновременном использовании) и предоставляет сравнимую с WiMAX Wave 2 производительность.

Пиковая скорость в HSPA Release 8 выше, чем в WiMAX Wave 2. В обоих случаях применяются одинаковая схема модуляции (64QAM и 16QAM) и антенные системы MIMO, но в HSPA ниже накладные расходы. Правда, в WiMAX можно использовать TDD-асимметрию для увеличения пиковой скорости в нисходящем потоке, конечно, за счет уменьшения в восходящем.

3.2. Спектральная эффективность

Как уже упоминалось, спектральная эффективность показывает, какое максимальное количество данных может передать сота в единицу времени, нормированное на занимаемую полосу частот. При заданной нагрузке на одного пользователя спектральная эффективность позволяет определить их количество, которое может обслужить одна сота.

Спектральная эффективность HSPA R6 зависит от типа приемника. У WiMAX Wave 1 эта характеристика лучше, чем у HSPA R6 с базовым приемником с гребенчатой антенной (rake receiver), специально предназначенным для обработки многолучевого сигнала. Однако усовершенствованные приемники, такие как G-RAKE (Generalized RAKE), подавляющие собственные помехи (самоинтерференцию), обеспечивают существенно более высокую спектральную эффективность по сравнению с WiMAX Wave 1.

HSPA R7 предусматривает двухпотоковые антенны MIMO в нисходящем канале и модуляцию 16QAM в восходящем и имеет сравнительную с WiMAX Wave 2 производительность. Что касается HSPA R8, то, по предварительным оценкам, он показывает лучшую спектральную эффективность, чем WiMAX Wave 2.

3.3. Площадь покрытия

Площадь покрытия является ключевой метрикой производительности, поскольку она определяет количество сайтов, необходимых для разворачивания всей сети, и скорость передачи для заданного расстояния в заданной конфигурации сети. Общий способ измерения покрытия заключается в использовании бюджетов канала, которые предоставляют оценку максимальных потерь при распространении электромагнитной волны между базовой станцией и терминалом.

WiMAX и HSPA имеют разные факторы, воздействующие на бюджет канала, включая выходную мощность, метод реализации дуплексной связи и полосу частот, в особенности для восходящего канала, который, как правило, подвергается ограничениям.

При использовании типичных по классам мощности терминалов максимальная выходная мощность терминалов WiMAX (23 дБ•мВт) на 1 дБ ниже, чем для HSPA (24 дБ•мВт). Природа этой разницы – в различных схемах модуляции и методах множественного доступа в восходящем канале.

При TDD, если канал использует только половину времени для заданной средней скорости передачи, она должна быть удвоена для достижения сопоставимого с FDD-системами значения. Радиоканалы к терминалам на границе зоны покрытия соты в типичном случае ограничены по мощности, так что достижимая скорость передачи битов пропорциональна мощности передачи, но нечувствительна к ширине полосы частот канала. Для компенсации этих потерь терминал должен иметь коэффициент усиления 2 (3 дБ) или 4 (6 дБ) по сравнению с потерями при распространении для коэффициента использования канала связи 50 или 24% соответственно.

Развертывание WiMAX в более высоком диапазоне частот, чем используемый в типичном случае для HSPA, приведет к дополнительным потерям в бюджете канала. Потери при распространении пропорциональны квадрату частоты. Поэтому если, например, WiMAX использует частоту 2,6 ГГц, а HSPA – 2,0 ГГц в восходящем канале, то потери для WiMAX будут больше в (2,6/2,0)2 = 1,69, или 2,3 дБ. Кроме этих различий, мягкая эстафетная передача в HSPA увеличивает покрытие, а более низкие накладные расходы улучшают чувствительность.

В итоге, хотя WiMAX и HSPA базируются на схожих технологиях, бюджет канала для первого стандарта может быть хуже на 6 дБ, чем для второго. Это может приводить к тому, что для покрытия определенной площади понадобится в 2,2 раза больше сайтов. Данное значение получено из допущения о потерях 3,5 дБ, что характерно для городских условий.

4. Сравнение архитектур

Целевые требования обеих технологий во многом сходны с аналогичными функциональным распределением и архитектурой. Однако на выбор протоколов влияет технология. 3GPP строит сеть на GTP (GPRS Tunneling Protocol) и Diameter (наследник протокола Radius для аутентификации, авторизации и учета), которые обеспечивают взаимодействие с наследуемыми GSM-терминалами и общую привязку (common anchoring) в GGSN (Gateway GPRS Support Node) для двухрежимных терминалов GSM/WCDMA/HSPA. GTP предоставляет также эффективный способ управления QoS и привязки к радиоканалу передачи данных.

В противоположность этому WiMAX Forum ориентируется на Mobile IP и Radius, он также поддерживает PMIP (Proxy Mobile IP) и CMIP (Client Mobile IP) для IPv4 и IPv6.

Сравнение Mobile IP и GTP обнаруживает несколько сходных черт в терминах функциональности. Например, протоколы решают те же типы проблем в таких областях, как управление сессией, установка пользовательского туннеля для полезной нагрузки для IPv4 и IPv6 и мультисессионности.

Однако использование протоколов IP-туннелирования для нужд мобильного беспроводного доступа требует реализации ряда сложных функций в таких областях, как управление каналом, QoS, тарификация, информация о типе радиодоступа и др. GTP с самого начала разработки предусматривал поддержку подобной функциональности. Другой подход исповедовал WiMAX Forum, который пошел по пути расширения базовых протоколов IETF, включая в них специфическую для беспроводных технологий функциональность и используя параллельно множество протоколов по одному и тому же интерфейсу.

На высоком уровне Radius и Diameter выглядят очень похоже. Оба разработаны IETF, и второй является развитием первого. Diameter широко используется в спецификациях IMS (IP Multimedia Subsystem) и обеспечивает функциональность более широкую, чем Radius. Это выражается в стандартизованных прикладных пакетах (взамен специфических для каждого производителя атрибутах), надежном транспортном уровне, двунаправленной связи и механизме обмена пакетами «я живой».

Следующий шаг в эволюции 3GPP-архитектуры – System Architecture Evolution (SAE), которая была специфицирована совместно с LTE (Long Term Evolution). Она предоставит более спрямленную сетевую архитектуру с упрощенным QoS для доставки IP-сервисов.

SAE является эволюцией 3GPP Release 7 с поддержкой 3GPP LTE, технологий не-3GPP доступа (например, WiMAX), а также существующих технологий доступа 2G и 3G.

Архитектура расщепляет управление пакетами в ядре и пользовательскую функциональность на два отдельных узла. Более того, она дополнительно оптимизирует архитектуру HSPA для мобильных широкополосных сервисов посредством введения двух узлов eNodeB (evolved Node B – базовая станция в LTE) и SAE Gateway (SAE-GW) в пользовательской плоскости для основных случаев применения.

Узел SAE-GW будет содержать развитую GGSN-функциональность, включая сетевые IP-интерфейсы и IP-точку присутствия конечного пользователя, неглубокую и глубокую инспекцию пакетов, а также тарификацию в режиме реального времени, управление политиками и мобильность по отношению к не- 3GPP доступу посредством мобильного IP. И что важнее, операторы, которые модернизуют свои сети от GSM/WCDMA/HSPA к LTE/SAE, будут довольны полной обратной совместимостью с унаследованными сетями.

5. Заключение

Принимая во внимание, что HSPA и WiMAX имеют много общего с точки зрения использования тех или иных технологий, их производительность сравнима во многих аспектах. Однако ключевые различия в таких областях, как дуплексный режим (FDD vs. TDD), полосы частот, технологии множественного доступа и исполнение канала управления приводят в итоге к существенной разнице в скоростях передачи в восходящих каналах и площадях покрытия.

Хотя пиковые скорости передачи, спектральная эффективность и сетевая архитектура HSPA Evolution и WiMAX подобны, HSPA обеспечивает лучшее покрытие. Если коротко, то WiMAX не предоставляет каких-либо технологических преимуществ по сравнению с HSPA. Можно высказать еще много аргументов в пользу HSPA по сравнению с WiMAX, однако судьбы этих двух технологий решит рынок.

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT