Szybkie radio dla podróżnika

Nowe technologie radiowe IEEE 802.16e i 802.20 mają zapewnić szybką transmisję danych nawet w przypadku, gdy odbiornik przemieszcza się z dużą prędkością.

Nowe technologie radiowe IEEE 802.16e i 802.20 mają zapewnić szybką transmisję danych nawet w przypadku, gdy odbiornik przemieszcza się z dużą prędkością.

Opóźnienia w budowie sieci komórkowych 3G mogą doprowadzić do tego, że technologia UMTS w proponowanej dotychczas formie (systemy ideband CDMA i CDMA2000) nigdy nie doczeka się akceptacji porównywalnej z systemem GSM. Standardy, będące obecnie w fazie przygotowania, takie jak IEEE 802.16e i IEEE 802.20 (ich udostępnienie jest planowane na odpowiednio: połowę 2004 r. i połowę 2005 r.) przewyższają UMTS istotnymi z punktu widzenia operatorów parametrami technicznymi. Chodzi zwłaszcza o możliwą do utworzenia w ramach jednej komórki liczbę kanałów transmisyjnych, ale także przepustowość każdego z nich. Obie specyfikacje są tworzone pod kątem zastosowań nie tylko przenośnych, ale w pełni mobilnych, co predestynuje je do zastosowań w środkach transportu.

Miarowe przyspieszanie

Prace nad specyfikacją IEEE 802.16 rozpoczęły się już w lipcu 1999 r. (pisaliśmy o tym w CW 17/2003). Pierwotnie obejmowała ona koncesjonowane pasma w przedziale 12-66 GHz i przewidywała zastosowanie do transmisji pomiędzy najbliższymi antenami urządzeń stacjonarnych, np. między stacjami bazowymi telefonii GSM. Urządzenia zgodne z 802.16 mają zapewniać transmisję do 250 Mb/s i zasięg 40-50 km.

Standard 802.16a stworzono na bazie tej samej warstwy MAC co 802.16, jednak dla innego zakresu częstotliwości - 2-10 GHz, a więc także innych zastosowań, jak szerokopasmowy dostęp do Internetu, który może być alternatywą dla rozwiązań xDSL tam, gdzie instalacja okablowania jest trudna lub zbyt kosztowna, np. na terenach o małym zaludnieniu. Istniejące implementacje pozwalają uzyskać transmisję rzędu ok. 20 Mb/z jednej anteny sektorowej w promieniu 15 km, choć standard zapewnia nominalną prędkość ok. 70 Mb/s.

Zarówno 802.16, jak i 802.16a mogą być stosowane w rozwiązaniach stacjonarnych. Najnowsza odmiana tego standardu - 802.16e - stanowi rozszerzenie 802.16a i jest przygotowywana jako rozwiązanie przeznaczone do zastosowań mobilnych. Najnowszy standard ma umożliwić niezakłóconą wymianę danych lub transmisję głosu w paśmie 2-6 GHz pomiędzy urządzeniami poruszającymi się z prędkościami rzędu 120-150 km/h przy zapewnieniu przepusto-wości ok. 1,5 Mb/s. Specyfikacja 802.16e zostanie opublikowana w połowie 2004 r.

Online na wyścigi

Konkurentem 802.16e jest standard IEEE 802.20 od początku rozwijany pod kątem potrzeb użytkowników mobilnych. Oficjalnym promotorem standardu jest utworzona w marcu br. organizacja MBWA (Mobile Broadband Wireless Access). Zrzesza ona firmy rozwijające produkty i technologie do szerokopasmowej transmisji danych. Przyjęcie jednolitego standardu 802.20 nie będzie łatwe, ponieważ rozwiązania szerokopasmowe rozwijane przez poszczególne firmy pracujące nad specyfikacją 802.20 znacznie się między sobą różnią.

Podstawowe różnice dotyczą zakresu wykorzystywanych częstotliwości. Część rozwiązań działa w nielicencjonowanym przedziale 2,4 GHz, część w pasmach 500 MHz, oraz 3,5 i 5 GHz, które w większości krajów podlegają licencjonowaniu. Standard 802.20 ma wykorzystywać częstotliwości w zakresie 500 MHz-3,5 GHz. Różnice dotyczą także implementacji koncepcji transmisji szerokopasmowej. Podczas gdy jedni zwracają uwagę na zasięg i przepustowość, sprawę mobilności traktując jako drugorzędną, inni odwrotnie - skupiają się na możliwości komunikacji podczas szybkiego przemieszczania się. Jeszcze inni stawiają na maksymalne zwiększanie pojemności przestrzennej sieci. Konsekwencją tego jest wykorzystanie różnych schematów kodowania sygnału, a nawet konstrukcji anten.

Podstawą specyfikacji 802.20 jest technologia radiowa zwana OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) stosowana m.in. w rozwiązaniach ADSL, VDSL i 802.11a. W OFDM dane są dzielone na partie, z których każda jest przesyłana innym subkanałem w ramach dostępnego pasma, po czym są składane w całość przez odbiornik. Sąsiadujące ze sobą fale nośne są spolaryzowane prostopadle, dzięki czemu nie zakłócają się wzajemnie (patrz rysunek). OFDM działa więc inaczej niż systemy radiowe typu DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) wykorzystywane m.in. przez 802.11b. W systemach DSSS w każdym z równoległych kanałów jest przesyłana nie część, lecz całość informacji, co istotnie zwiększa pasmo. Oprócz tego w DSSS nie stosuje się zmian polaryzacji fal nośnych, co skutkuje większą liczbą zakłóceń i koniecznością częstszych retransmisji.

Oprócz znacznie mniejszych wymagań co do szerokości pasma niż technologie DSSS, OFDM zapewnia większą odporność na zakłócenia i odbicia sygnału oraz bardzo małe opóźnienia sygnałów nie przekraczające 20 milisekund. Z punktu widzenia użytkownika oznacza to możliwość korzystania z usług sieci IP za pośrednictwem łączy radiowych o przepustowości na poziomie co najmniej 1 Mb/s, działających niezawodnie nawet podczas podróży z prędkością sięgającą 250 km/h.