Las Telecomunicaciones Móviles Internacionales Avanzadas ( Estándar IMT-Avanzado ) son los requisitos emitidos por el Sector de Radiocomunicaciones de la UIT (UIT-R) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) en 2008 para lo que se comercializa como 4G (oa veces como 4.5G [1]). [2] [3] ) teléfono móvil y servicio de acceso a Internet .
Descripción
Se espera que un sistema IMT-Advanced proporcione una solución de banda ancha móvil completa y segura basada en protocolos de Internet para módems inalámbricos de computadoras portátiles , teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles. Se pueden proporcionar a los usuarios instalaciones tales como acceso a Internet de banda ultra ancha , voz sobre IP , servicios de juegos y multimedia transmitida.
IMT-Advanced está destinado a adaptarse a la calidad de servicio (QoS) y los requisitos de tarifa establecidos por el mayor desarrollo de aplicaciones existentes como acceso de banda ancha móvil , servicio de mensajería multimedia (MMS), chat de video , TV móvil , pero también nuevos servicios como alta definición. televisión (HDTV). 4G puede permitir el roaming con redes inalámbricas de área local y puede interactuar con sistemas de transmisión de video digital . Se suponía que iba más allá de los requisitos de International Mobile Telecommunications-2000 , que especifican los sistemas de teléfonos móviles comercializados como 3G .
Requisitos
Los requisitos específicos del informe IMT-Advanced incluyeron:
- Basado en una red de conmutación de paquetes totalmente IP . [4]
- Interoperabilidad con los estándares inalámbricos existentes. [5]
- Una tasa de datos nominal de 100 Mbit / s mientras el cliente se mueve físicamente a altas velocidades en relación con la estación, y 1 Gbit / s mientras el cliente y la estación están en posiciones relativamente fijas. [6]
- Comparta y use dinámicamente los recursos de la red para admitir más usuarios simultáneos por celda.
- Ancho de banda de canal escalable 5-20 MHz, opcionalmente hasta 40 MHz [7] [8]
- Eficiencia espectral máxima del enlace de 15 bit / s / Hz en el enlace descendente y 6,75 bit / s / Hz en el enlace ascendente (lo que significa que 1 Gbit / s en el enlace descendente debería ser posible en un ancho de banda inferior a 67 MHz)
- Eficiencia espectral del sistema de hasta 3 bit / s / Hz / celda en el enlace descendente y 2,25 bit / s / Hz / celda para uso en interiores [7]
- Conectividad fluida e itinerancia global a través de múltiples redes con traspasos fluidos [4] [9]
- Capacidad para ofrecer un servicio de alta calidad para soporte multimedia
El primer conjunto de requisitos 3GPP en LTE Advanced se aprobó en junio de 2008. [10]
En un informe técnico se incluye un resumen de las tecnologías que se han estudiado como base para LTE Advanced. [11]
Si bien la UIT adopta requisitos y recomendaciones para las tecnologías que se utilizarían para comunicaciones futuras, en realidad no realizan el trabajo de desarrollo por sí mismos y los países no las consideran estándares vinculantes. Otros grupos comerciales y organismos de normalización como el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos , el Foro WiMAX y 3GPP también tienen un papel.
Principales tecnologías
Entre las técnicas de transmisión de la capa física que se prevé utilizar se incluyen: [12]
- MIMO : Para lograr una eficiencia espectral ultra alta mediante el procesamiento espacial que incluye MIMO de múltiples antenas y múltiples usuarios.
- Ecualización en el dominio de la frecuencia, por ejemplo, "modulación multiportadora" ( OFDM ) en el enlace descendente o "ecualización en el dominio de la frecuencia de una sola portadora" (SC-FDE) en el enlace ascendente: Para aprovechar la propiedad del canal selectivo de frecuencia sin una ecualización compleja .
- Multiplexación estadística en el dominio de la frecuencia, por ejemplo ( OFDMA ) o (FDMA de portadora única) (SC-FDMA, OFDMA precodificado linealmente, LP-OFDMA) en el enlace ascendente: Velocidad de bits variable mediante la asignación de diferentes subcanales a diferentes usuarios en función de la condiciones del canal
- Códigos de corrección de errores del principio turbo : para minimizar la relación señal-ruido requerida en el lado de la recepción
- Programación dependiente del canal : para utilizar el canal variable en el tiempo.
- Adaptación de enlaces : modulación adaptativa y códigos de corrección de errores.
- Retransmisión, incluidas las redes de retransmisión fijas, y el concepto de retransmisión cooperativa , conocido como protocolo multimodo.
Antecesores
evolución a largo plazo
Long Term Evolution (LTE) tiene una capacidad máxima de tasa de bits neta teórica de 100 Mbit / s en el enlace descendente y 50 Mbit / s en el enlace ascendente si se utiliza un canal de 20 MHz. La capacidad es mayor si se utiliza una matriz de antenas MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas). La interfaz de radio física se llamaba en una etapa inicial "Acceso de paquetes ortogonales de alta velocidad" y ahora se llama E-UTRA .
La tecnología de radio de espectro ensanchado de CDMA que se utilizaba en sistemas 3G y cdmaOne ha sido abandonada. Fue reemplazado por el acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal y otros esquemas de acceso múltiple por división de frecuencia . Esto se combina con arreglos de antenas MIMO, asignación dinámica de canales y programación dependiente del canal .
Los primeros servicios LTE disponibles públicamente se denominaron "4G" y se abrieron en la capital de Suecia, Estocolmo ( sistema Ericsson ) y en la capital de Noruega, Oslo (un sistema de Huawei ) el 14 de diciembre de 2009. Los terminales de usuario fueron fabricados por Samsung. [13] Los cuatro principales proveedores de servicios inalámbricos de EE. UU. Ofrecen servicios LTE.
En Corea del Sur, SK Telecom y LG U + han habilitado el acceso al servicio LTE desde julio de 2011 para dispositivos de datos, programado para todo el país en 2012. [14]
WiMAX móvil (IEEE 802.16e)
El estándar de acceso de banda ancha inalámbrica móvil (MWBA) Mobile WiMAX (IEEE 802.16e-2005) (comercializado como WiBro en Corea del Sur) a veces tiene la marca 4G y ofrece velocidades de datos máximas de 128 Mbit / s de enlace descendente y 56 Mbit / s de enlace ascendente en 20 Canales de ancho de MHz. [ cita requerida ]
El primer servicio WiMAX móvil comercial fue inaugurado por KT en Seúl, Corea del Sur, en junio de 2006. [15]
En septiembre de 2008, Sprint Nextel comercializó Mobile WiMAX como una red "4G" a pesar de que no cumplía con los requisitos de IMT Advanced. [dieciséis]
En Rusia, Bielorrusia y Nicaragua, el acceso a Internet de banda ancha WiMax es ofrecido por la empresa rusa Scartel y también tiene la marca 4G, Yota .
WiMAX | |
---|---|
Descarga máxima | 128 Mbit / s |
Carga máxima | 56 Mbit / s |
Banda ancha ultra móvil
Ultra Mobile Broadband (UMB) fue el nombre comercial de un proyecto 4G descontinuado dentro del grupo de estandarización 3GPP2 para mejorar el estándar de telefonía móvil CDMA2000 para aplicaciones y requisitos de próxima generación. En noviembre de 2008, Qualcomm , el patrocinador principal de UMB, anunció que pondría fin al desarrollo de la tecnología, favoreciendo a LTE en su lugar. [17] El objetivo era lograr velocidades de datos superiores a 275 Mbit / s en sentido descendente y superiores a 75 Mbit / s en sentido ascendente.
Flash-OFDM
En una etapa inicial , se esperaba que el sistema Flash-OFDM se desarrollara aún más en un estándar 4G.
iBurst y MBWA
La tecnología iBurst , que utiliza el acceso múltiple por división espacial de alta capacidad (HC-SDMA), se consideró en una etapa inicial como un predecesor de 4G. Fue incorporado por el grupo de trabajo de Acceso inalámbrico de banda ancha móvil (MBWA) al estándar IEEE 802.20 en 2008. [18]
Sistemas candidatos
En octubre de 2010, el Grupo de Trabajo 5D del UIT-R aprobó dos tecnologías desarrolladas por la industria. [19] El 6 de diciembre de 2010, la UIT señaló que si bien las versiones actuales de LTE, WiMax y otras tecnologías 3G evolucionadas no cumplen con los requisitos IMT-Advanced para 4G, algunos pueden usar el término "4G" de una manera "indefinida" para representar precursores de IMT-Advanced que muestran "un nivel sustancial de mejora en el rendimiento y las capacidades con respecto a los sistemas iniciales de tercera generación ahora implementados". [20]
LTE avanzado
LTE Advanced (Long-term-evolution Advanced) fue presentado formalmente por la organización 3GPP al UIT-T en el otoño de 2009 y fue lanzado en 2011. El objetivo de 3GPP LTE Advanced era alcanzar y superar los requisitos de la UIT. [21] LTE Advanced es una mejora de la red LTE existente. Se espera que la versión 10 de LTE alcance las velocidades avanzadas de LTE. La versión 8 de 2009 admitía velocidades de descarga de hasta 300 Mbit / s, lo que aún estaba por debajo de los estándares IMT-Advanced. [22]
Versión 2 de WiMAX (IEEE 802.16m)
La evolución WirelessMAN-Advanced de IEEE 802.16e se publicó en mayo de 2011 como estándar IEEE 802.16m-2011 . La industria relevante que promociona la tecnología le dio el nombre comercial de WiMAX Release 2. Tenía el objetivo de cumplir con los criterios IMT-Advanced. [23] [24] El grupo IMT-Advanced aprobó formalmente que esta tecnología cumpliera sus criterios en octubre de 2010. [25] En la segunda mitad de 2012, el estándar 802.16m-2011 se incorporó al estándar 802.16-2012, excluyendo la interfaz de radio WirelessMAN-Advanced forma parte del estándar 802.16m-2011, que se trasladó a IEEE Std 802.16.1-2012.
Comparación
La siguiente tabla muestra una comparación de los sistemas candidatos IMT-Advanced, así como otras tecnologías de la competencia.
Nombre común | Familia | Uso primario | Tecnología de radio | Aguas abajo (Mbit / s) | Aguas arriba (Mbit / s) | Notas |
---|---|---|---|---|---|---|
HSPA + | 3GPP | Internet móvil | CDMA / TDMA / FDD MIMO | 21 42 84 672 | 5,8 11,5 22 168 | HSPA + está ampliamente implementado . La revisión 11 del 3GPP establece que se espera que HSPA + tenga una capacidad de rendimiento de 672 Mbit / s. |
LTE | 3GPP | Internet móvil | OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / para LTE-FDD / para LTE-TDD | 100 Cat3 150 Cat4 300 Cat5 (en FDD de 20 MHz) [26] | 50 Cat3 / 4 75 Cat5 (en FDD de 20 MHz) [26] | Se espera que la actualización de LTE-Advanced ofrezca velocidades máximas de hasta 1 Gbit / s velocidades fijas y 100 Mb / sa los usuarios móviles. |
WiMax rel 1 | 802.16 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 37 (TDD de 10 MHz) | 17 (TDD de 10 MHz) | Con 2x2 MIMO. [27] |
WiMax rel 1.5 | 802.16-2009 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 83 (TDD de 20 MHz) 141 (FDD de 2x20 MHz) | 46 (TDD de 20 MHz) 138 (FDD de 2x20 MHz) | Con 2x2 MIMO. Mejorado con canales de 20 MHz en 802.16-2009 [27] |
WiMAX rel 2.0 | El 802.16m | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 2x2 MIMO 110 (20 MHz TDD) 183 (2x20 MHz FDD) 4x4 MIMO 219 (20 MHz TDD) 365 (2x20 MHz FDD) | 2x2 MIMO 70 (TDD de 20 MHz) 188 (2x20 MHz FDD) 4x4 MIMO 140 (20 MHz TDD) 376 (2x20 MHz FDD) | Además, los usuarios de baja movilidad pueden agregar varios canales para obtener un rendimiento de descarga de hasta 1 Gbit / s [27] |
Flash-OFDM | Flash-OFDM | Movilidad de Internet móvil hasta 200 mph (350 km / h) | Flash-OFDM | 5,3 10,6 15,9 | 1,8 3,6 5,4 | Alcance móvil 30 km (18 millas) Alcance extendido 55 km (34 millas) |
HIPERMAN | HIPERMAN | Internet móvil | OFDM | 56,9 | ||
Wifi | 802.11 ( 11n ) | LAN inalámbrico | OFDM / CSMA / MIMO / Half Duplex | 288.8 (usando configuración 4x4 en ancho de banda de 20 MHz) o 600 (usando configuración 4x4 en ancho de banda de 40 MHz) | Las mejoras de la antena , la interfaz de RF y los ajustes menores del temporizador de protocolo han ayudado a implementar redes P2P de largo alcance que comprometen la cobertura radial, el rendimiento y / o la eficiencia del espectro ( 310 km y 382 km ) | |
iBurst | 802.20 | Internet móvil | HC-SDMA / TDD / MIMO | 95 | 36 | Radio de celda: 3 a 12 km Velocidad: 250 km / h Eficiencia espectral: 13 bits / s / Hz / celda Factor de reutilización del espectro: "1" |
Evolución EDGE | GSM | Internet móvil | TDMA / FDD | 1,6 | 0,5 | Versión 7 de 3GPP |
UMTS W-CDMA HSPA ( HSDPA + HSUPA ) | UMTS / 3GSM | Internet móvil | CDMA / FDD CDMA / FDD / MIMO | 0,384 14,4 | 0,384 5,76 | HSDPA está ampliamente implementado . Tasas típicas de enlace descendente en la actualidad 2 Mbit / s, ~ 200 kbit / s enlace ascendente; Enlace descendente HSPA + hasta 56 Mbit / s. |
UMTS-TDD | UMTS / 3GSM | Internet móvil | CDMA / TDD | dieciséis | Velocidades reportadas según IPWireless usando modulación 16QAM similar a HSDPA + HSUPA | |
EV-DO Rel. 0 EV-DO Rev.A EV-DO Rev.B | CDMA2000 | Internet móvil | CDMA / FDD | 2,45 3,1 4,9xN | 0,15 1,8 1,8 veces N | Rev B nota: N es el número de portadoras de 1,25 MHz utilizadas. EV-DO no está diseñado para voz y requiere una alternativa a 1xRTT cuando se realiza o se recibe una llamada de voz. |
Notas: Todas las velocidades son máximas teóricas y variarán por varios factores, incluido el uso de antenas externas, la distancia desde la torre y la velocidad respecto al suelo (por ejemplo, las comunicaciones en un tren pueden ser más deficientes que cuando está parado). Por lo general, el ancho de banda se comparte entre varios terminales. El rendimiento de cada tecnología está determinado por una serie de restricciones, incluida la eficiencia espectral de la tecnología, los tamaños de celda utilizados y la cantidad de espectro disponible. Para obtener más información, consulte Comparación de estándares de datos inalámbricos .
Para obtener más tablas de comparación, consulte las tendencias de progreso de la tasa de bits , la comparación de los estándares de los teléfonos móviles , la tabla de comparación de la eficiencia espectral y la tabla de comparación del sistema OFDM .
Referencias
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