WiMax vs LTE

WiMax vs LTEUnidade Curricular: Redes de Acesso

Docente: Paula Laurêncio

Trabalho Realizado por:

Luís Sousa n.º 36561

UNIVERSIDADE DO ALGARVE

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA

Licenciatura em Engenharia Elétrica e Eletrónica

Ramo de Tecnologias de Informação e Telecomunicações

Engenharia Elétrica e EletrónicaRedes de Acesso

Faro / ISE, 20 de Julho de 2012

ÍNDICE1- Introdução.............................................................................................................3

2 – WiMax e LTE.......................................................................................................4

2.1 – LTE................................................................................................................5

Largura de Banda...............................................................................................5

Espetro................................................................................................................6

Alcance................................................................................................................6

2.2 – WiMax............................................................................................................7

Largura de Banda...............................................................................................7

Espetro................................................................................................................7

Alcance................................................................................................................7

2.3 – Diferenças – Semelhanças.............................................................................8

WiMax 1.0 vs LTE versão 8.................................................................................8

Taxas transferência.............................................................................................8

Mobilidade..........................................................................................................9

Cobertura............................................................................................................9

Eficiência de energia...........................................................................................9

Qualidade do serviço...........................................................................................9

Segurança...........................................................................................................9

WiMax 2.0 vs LTE versão 10 (LTE-Advanced)..................................................11

Conclusões..............................................................................................................13

Referências.............................................................................................................15

Redes de Acesso – WiMax vs LTE Página 2


1- Introdução

Nos tempos de hoje em que os dispositivos móveis estão cada vez mais populares as redes móveis estão tornando-se cada vez mais importantes. Os Websites já não são os mesmos que eram há 10 anos atrás. Agora qualquer um contêm imagens de alta qualidade, animações em flash aplicações e muito mais. Além disso, a procura por internet móvel cresceu significativamente. Todas essas coisas conduzem a um aumento enorme da quantidade de dados transferida.Para mais quando hoje em dia também existem netbooks e tablet PCs que estão a tornar-se mais populares do que nunca. E isso possibilita às pessoas, aceder à internet com todos estes dispositivos e precisar de taxas de transferência grandes para satisfazer todas as necessidades tecnológicas. Tais como jogos em flash, streaming de vídeos na internet enquanto se movimentam e serviços de televisão por IPTV. Estes são exemplos que demonstram a demanda por maiores taxas de transferência e maior disponibilidade.

Por esta necessidade que existe hoje em dia, há uns anos começou-se a desenvolver novas tecnologias de comunicação móvel. As redes de nova geração Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) e Long-Term Evolution (LTE) prometem trazer melhores taxas de transferência, baixas latências e melhor disponibilidade.

Mas estas duas tecnologias são concorrentes, ambas foram desenvolvidas para evoluir a comunicação móvel da tecnologia 3G para 4G. Por isso, este trabalho baseia-se na comparação destas duas novas terminologias e tentar determinar das duas, qual a melhor atualmente e deste a sua criação.



2 – WiMax e LTE

O WiMAX e LTE são as duas principais tecnologias de banda larga 4G móveis e pesquisas indicam que eles vão permanecer na vanguarda das comunicações para os próximos cinco a dez anos.

Estas são as principais plataformas de banda larga móvel e têm como características intrínsecas:

Ambas funcionam sobre IP Ambas têm a tecnologia OFDM associada Disponível para ser operado em diferentes larguras de banda Estão disponíveis atualmente

Existem várias versões sucessivas do WiMax e LTE, neste trabalho irá ser focado 2 versões de cada tecnologia. WiMax 1.0 e o sucessor 2.0, e o LTE versão 8 e LTE versão 10, também conhecido como LTE-Advanced este último.

A seguinte figura faz-se situar a tecnologia WiMax e LTE num esquema temporal comparativo.



2.1 – LTE

Long Term Evolution, também conhecido como LTE foi desenvolvido pela 3GPP em colaboração com várias associações de telecomunicações. Foi lançado no último quadrante de 2008 como seguimento da tecnologia GSM e UMTS.É conhecido como uma tecnologia 4G embora na verdade é um pré-4G. Muitas pessoas reivindicam que o verdadeiro 4G é o LTE Advanced.

Suporta e implementa: Serviços multimédia MBMS Usa tecnologia múltiplas antenas MIMO Flexibilidade da largura de banda Suporte a FDD e TDD Agendamento do canal e adaptação do débito Coordenação de interferência intercelular Agregação de portadoras Relaying Implementações heterogéneas

A tecnologia OFDM é a maior revolucionária neste tipo de comunicações porque tem grande eficiência energética, não interessa tanto na estação base mas mais na receção, onde os terminais dependem de baterias. Por isso para o uplink é utilizado o SCFDM que tem ainda mais eficiência energética uma vez que guarda energia sem degradar a flexibilidade e a performance garantindo assim grande mobilidade.Possuí também mecanismos de poupança energética que colocam o transmissor desligado quando não está a ser transferido nenhum dado.

Largura de BandaTeoricamente tem taxas de downlink de 300Mbps para um mimo de 4x4 e uma taxa de uplink de 75Mbps por cada banda de 20MHz usando uma única antena.



EspetroConsegue ter 200 utilizadores por cada banda de 5MHz. A banda tem uma flexibilidade de canal de 1.4MHz até 20MHz. Na europa vão ser utilizadas as frequências de 900, 1800 e 2600 MHz.

AlcanceA 900 MHz consegue atingir de 5 a 100 km dependendo de várias situações. A 2.6GHz o alcance típico é de 1 km



2.2 – WiMaxWiMax é um acrónimo de Worldwide Interoperability for Microwave

Access.É uma tecnologia de last-mile que fornece o acesso de banda larga sem fio como uma alternativa ao cabo e DSL.Oficialmente é conhecido pelo padrão IEEE 802.16, também conhecido como 802.16d Em 2005 seguiu-se uns crescimentos que permitia comunicação sem fios e tornou-se 802.16e. O WiMax 2.0 que foi lançado em 2009 é conhecida como IEEE 802.16m.É concebida para ser uma extensão da tecnologia Wi-Fi que permite mais conexões de banda larga, backhaul celular e pontos de acesso. Ao contrário do Wi-Fi, o WiMax destina-se a ligações sem fios longa distância, mas ele não existe para vir substituir o Wi-Fi, as duas tecnologias complementa-se mutuamente.WiMax é uma tecnologia mais complexa porque tem que lidar com garantias de QoS e NLOS, mas enquanto isso, tem uma relativa superioridade ao LTE e com uma estrutura de funcionamento de mais baixo custo.

Largura de BandaTeoricamente tem taxas de downlink de 46Mbps (utilizando um MIMO de 2x2).Os últimos desenvolvimentos nesta tecnologia é o IEEE 802.16m (WiMax-2) tornaram capazes de atingir os 350 Mbps.

EspetroA banda tem uma flexibilidade de canal de 3.5 MHz até 10MHz.

AlcanceConsegue atingir de 50 km dependendo da frequência e da linha de vista. O alcance típico é de 5-8 km.



2.3 – Diferenças – Semelhanças

WiMax 1.0 vs LTE versão 8

A primeira versão do WiMax foi lançado em 2005, muito anteriormente ao LTE que só foi em 2009. O que contribuiu para que o WiMax ter sido o primeiro a ser utilizado mundialmente para muitas funções, embora até ao lançamento do LTE e a concorrência direta que fez, não ter sido muito falado.

Taxas transferênciaNo caso das taxas de transferência, nas primeiras versões, o LTE ganha bastante vantagem uma vez que tem taxas de 300/75Mbps e larguras de banda desde 1.4 a 20 MHz enquanto o WiMax só tinha 46/4Mbps e larguras de banda de 3.5 a 10MHz


Parâmetro WiMax release 1.0 LTE release 8Geração 3.9G 3.9G

Lançamento 2005 2009Esquema Físico DL: OFDMA

UL: OFDMADL: OFDMAUL: SCFDMA

Tipo modo duplex Divisão no tempo (TDD) TDD e FDDMobilidade 60-120 km/h Até 350 km/h

Alcance Até 50 km Até 100 kmLargura banda 3.5, 5, 7, 8.75, 10 MHz 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz

Taxas transferência DL: 46 Mbps (2x2 MIMO)UL: 4 Mbps (1x2 MIMO)

DL: 300 Mbps (4x4 MIMO)UL: 75 Mbps (2x4 MIMO)

Com 20MHz, FDDEficiência espetral DL: 1.91 bps/Hz (2x2)

UL: 0.84 bps/Hz (1x2)DL: 1.91 bps/Hz (2x2)UL: 0.72 bps/Hz (1x2)

Latência Link layer: 20msHandoff: 35 a 50 ms

Link layer: < 5msHandoff: < 50 ms

Capacidade VoIP 20 utilizadores por setor/MHz (TDD)

80 utilizadores por setor/MHz (FDD)

Outras qualidades Totalmente funcionamento por IP

Compatível com 3GSuporte QoS

Totalmente funcionamento por IP



MobilidadeAmbos os WiMax e LTE são tecnologias de comunicação móvel, por isso eles partem do princípio que têm que oferecer boa mobilidade. A cobertura das células e a eficiência de energia são dos principais fatores.

CoberturaOs sinais do WiMax conseguem chegar até 50km, mas tal só é conseguido com grande perda da qualidade do sinal. Esta tecnologia está mais otimizada para distâncias entre 1.5 a 5 km. Por outro lado, o LTE consegue atingir o dobro da distância máxima, 100 km. Mas igualmente ao WiMax, muito deteriorado nessa distância.

Eficiência de energiaAmbos os LTE e WiMax oferecem mecanismos de poupança de energia. Eles podem entrar em estados de poupança de energia quando pouca energia é necessária. LTE pode até desligar o transmissor quando existe pausas longas na transmissão. Para além disso ele usa SC-FDMA para o uplink que é mais eficiente que o OFDMA. Isto permite que dispositivos móveis, onde é essencial a poupança da bateria, funcionem durante mais tempo.

Qualidade do serviçoAmbos os LTE e WiMax contêm tipos de acesso específicos para melhorar a qualidade do serviço, o que permite por exemplo, serviços como vídeo-chamadas e VoIP.

SegurançaA pensar em aspetos de segurança, ambos estão no mesmo nível, onde implementam várias técnicas e protocolos para tornar as ligações seguras.

Com tudo posto, pode-se dizer que o LTE é superior ao WiMax quando se fala na tecnologia implementada, mas também existe outros pontos contrários. O LTE foi lançado muitos anos depois do WiMax, por isso, houve muitas empresas de telecomunicações que investiram imenso no WiMax que entrou em uso para serviços comerciais. Por essa razão,



muitas empresas não podem economicamente investir noutra tecnologia paralela.



WiMax 2.0 vs LTE versão 10 (LTE-Advanced)

Para tentar ir de encontro com os requerimentos para o 4G produziu-se o WiMax 2.0 e o LTE-Advanced.

O LTE-Advanced conhecido também como 3GPP release 10 foi finalizado em 2011 e foi a primeira tecnologia de comunicações móveis a ser considerado o verdadeiro 4G. Ele consegue atingir taxas até 1Gbps no downlink. Também possuí grandes velocidades de comutação entre modos de energia e largura de banda. Uma grande evolução da anterior é que esta pode ter larguras de banda que podem atingir os 100MHz ao contrário dos 20MHz do LTE lançamento 8.


Parâmetro WiMax release 2.0 LTE release 10Geração 4G 4G

Lançamento 2011 2011Esquema Físico DL: OFDMA

UL: OFDMADL: OFDMAUL: SCFDMA

Tipo modo duplex TDD e FDD TDD e FDDMobilidade Até 350 km/h Até 350 km/h

Alcance Até 50 km Até 100 kmLargura banda 5, 10, 20, 40 MHz Até 100 MHz

Taxas transferência DL: > 350 Mbps (4x4 MIMO)UL: > 200 Mbps (2x4 MIMO)

DL: 1GbpsUL: 300 Mbps

Eficiência espetral DL: 2.6 bps/Hz (2x2)UL: 1.3 bps/Hz (1x2)

DL: 30 bps/Hz (2x2)UL: 15 bps/Hz (1x2)

Latência Link layer: < 10msHandoff: < 30 ms

Link layer: < 5msHandoff: < 50 ms

Capacidade VoIP > 30 utilizadores por setor/MHz (TDD)

80 utilizadores por setor/MHz (FDD)

Outras qualidades Totalmente funcionamento por IP


Totalmente funcionamento por IP



O WiMax 2.0 é também um candidato á quarta tecnologia de comunicações móveis. Como evolução do WiMax 1.0 está o aumento das taxas de transferência, maiores larguras de banda e maior mobilidade.



Conclusões

O WiMax beneficia de um lançamento muito anterior ao LTE. Em 2009 ele já estava a ser utilizado em serviços comerciais enquanto o LTE tinha acabado de ser desenvolvido. Por outro lado, o LTE evoluiu tanto tão rapidamente que fez muitas empresas deixarem o WiMax para começar a usar o LTE. CISCO anunciou imediatamente que ia descontinuar as soluções WiMax tal como a Alcatel. Mas isso não quis dizer que o WiMax vai desaparecer por completo. WiMax e LTE coexistem ainda hoje em dia e vai continuar a ser assim.

Uma das principais razões que fizeram com que o LTE tivesse grande adoção foi o fato de que como foi uma tecnologia desenvolvida pela 3GPP, tinha vantagem de ser uma tecnologia que teve o seguimento a partir do GSM e UMTS. Isto faz com que seja muito mais fácil implementação para coexistir juntamente com as outras tecnologias móveis existentes, 2G e 3G.

WiMax tem uma vantagem que é a tecnologia ser mais barata que o LTE.

Com tudo isto, pode-se dizer que o LTE vai continuar a ter a liderança no topo da performance das comunicações móveis até porque os seus desenvolvimentos posteriores vão ser todos compatíveis com as redes GSM e UMTS existentes. Não quer dizer que WiMax vai deixar de existir, vai continuar a ser utilizado para muitos serviços variados.

Embora o WiMax 2.0 e o LTE-Advanced, que são as verdadeiras comunicações em 4G estejam prontas a serem utilizadas, ainda não estão no mercado. Hoje em dia qualquer pessoa já ouviu falar no 4G e no LTE associado às comunicações móveis, mas a tecnologia LTE associado que está ao ativo nas operadoras não é a última versão. É o LTE release 8.Até bem pouco tempo a organização 3GPP referia que 4G era o LTE-Advanced, como fazia todo o sentido pois essa tecnologia vai de encontro aos requerimentos do ITU-R para o 4G. Mas recentemente, talvez por pressão das operadoras, a organização voltou atrás e definiu que o LTE release 8 já seria considerado tecnologia 4G, embora na verdade não



cumpra os requerimentos. Algo que provocou muitas críticas quando tal aconteceu.

O LTE disponível no mercado, visto pelos clientes como 4G, pode não ter as velocidades dos requerimentos para o 4G, mas mesmo assim consegue-se velocidades muito maiores que as que se tinham anteriormente com a tecnologia UMTS.



Referências

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/3G

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/4G

[3] M. Chang, Z. Abichar, and C.-Y. Hsu, “Wimax or lte: Who will leadthe broadband mobile internet?” IT Professional, vol. 12, no. 3, pp. 26–32, 2010.

[4] Baker, Matthew P. J., Stefania Sesia, and Issam Toufik. LTE - the UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice. Chichester: Wiley, 2009. Print.

[5] Dahlman, Erik, Stefan Parkvall, and Johan Sköld. 4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband. Amsterdam: Elsevier/Academic, 2011. Print.

[6] Jaime H. Martínez S. - HSPA+ and its evolution to LTE. Nokia Siemens Networks: Fevereiro 2010

[7] Ahmed Hamza - Long Term Evolution (LTE) - A Tutorial. Network Systems Laboratory, Simon Fraser University. 13 Outubro 2009.


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