Capítulo 3 Metodología
3.4. Management Information Base (MIB)
3.5.2. Comparativa de WiMAX con algunas Tecnologías 3G
Además de WiMAX existen variadas tecnologías que prometen conectividad inalámbrica de banda ancha. Entre estas tecnologías se encuentran UMTS y EVDO, estas técnicas se basan en la multiplexación CDMA. UMTS se basa en la variante WCDMA y EVDO en CDMA2000.
En pocas palabras, cada tecnología se puede describir de la siguiente forma:
¾ 1xEVDO (Evolution Data-Optimized), corresponde a una evolución de CDMA2000 desarrollado por la 3GPP2. 1xEVDO ofrece velocidades de transmisión máximas de 2.4 Mbps (Rev 0) y 3.1 Mbps (Rev A) en el enlace downlink (DL) y 153.6 kbps (Rev 0) y 1.8 Mbps (Rev A) en el enlace uplink (UL) en un canal de 1.25 MHz. EVDO-Rev B agrega mejoras a la capacidad DL, esperándose que se incremente a 4.9 Mbps en un canal de 1.25 MHz.
¾ UMTS HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), provee mejoras en el enlace downlink a WCDMA R’99 y fue definido por la 3GPP. Esta mejora ofrece velocidades de transmisión máximas de hasta 14 Mbps en un canal de 5 MHz, y con la nueva mejora HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), también provee mejoras en la capacidad del enlace UL. Las tecnologías combinadas de HSDPA y HSUPA se nombran HSPA.
En la Tabla 16 se muestra un resumen de las principales características técnicas de estas tecnologías y WiMAX Móvil.
Tabla 16: Resumen Comparativo de algunas Características de 1xEVDO, HSPA y WiMAX Móvil.
Atributo 1xEVDO Rev A HSPA WiMAX Móvil
Estándar Base CDMA 2000/IS-95 WCDMA IEEE 802.16e-2005
Duplexación FDD FDD TDD
Downlink TDM CDM-TDM
Uplink Multi-Acceso CDMA CDMA OFDMA
BW del Canal 1.25 MHz 5.0 MHz Escalable: 5, 7, 8.75,
10 MHz DL 1.67 ms 2 ms Tamaño del Frame UL 6.67 ms 2, 10 ms 5 ms TDD Modulación DL QPSK/8PSK/ 16QAM QPSK/16QAM QPSK/16QAM/ 64QAM Modulación UL BPSK, QPSK/8PSK BPSK, QPSK QPSK/16QAM Peak Máximo DL 3.1 Mbps 14 Mbps 46 Mbps, DL/UL=34 32 Mbps, DL/UL=1 (BW: 10 MHz) Peak Máximo UL 1.8 Mbps 5.8 Mbps 7 Mbps, DL/UL=15 4 Mbps, DL/UL=3 (BW: 10 MHz) Programación Programación rápida
en el enlace DL
Programación rápida en el enlace DL
Programación rápida en enlaces DL y UL Handoff Soft Handoff Virtual Iniciado por la Red
Hard Handoff
Optimizado por la Red Hard Handoff Cobertura Típica
de Celda 5 – 15 Km 1 - 5 Km
1- 3 Km Micro-celda <1 Km Pico-celda
De esta tabla se desprende que existen varias características comunes a las tres tecnologías, entre las que se incluye:
¾ Adaptive Modulation and Coding (AMC). ¾ Hybrid ARQ (HARQ).
¾ Programación Rápida.
¾ Handoff con ancho de banda eficiente.
En cuanto al desempeño de estas tecnologías, se debe tener en cuenta que EVDO y HSPA operan en un canal de frecuencia de 2 GHz mientras que WiMAX Móvil opera en los 2.5 GHz, lo que claramente pone en una ligera desventaja a WiMAX debido a los efectos de propagación. Por otra parte, al utilizar duplexación FDD, tanto EVDO como HSPA utilizan dos canales de 5 MHz y 1.25 MHz respectivamente mientras que WiMAX Móvil, al tener duplexación TDD, utiliza sólo un canal (de ancho variable, a lo más 10 MHz).
En la Tabla 17 se muestra un ejemplo de desempeño de las tecnologías EVDO, HSPA y WiMAX Móvil en distintos escenarios de implementación. En este caso, WiMAX Móvil está operando en los 10 MHz y EVDO-Rev B posee una implementación multicanal de 5 MHz comparable con la multiplexación TDD de 10 MHz de WiMAX Móvil además de considerar un uso opcional de 66QAM en el enlace DL de EVDO-Rev B. Además, tanto para EVDO como HSPA se
utiliza una única antena transmisora y dos receptoras (1x2, SIMO: Single Input Multiple Output), en cuanto a WiMAX Móvil se utiliza una implementación 2x2 MIMO con un sistema AMS.
Tabla 17: Comparación de Desempeño de EVDO, HSPA y WiMAX Móvil.
Parámetro 1x EVDO Rev A 3x EVDO Rev B HSPA WiMAX Móvil Duplexación FDD FDD FDD TDD Espectro Ocupado (MHz) 2.5 10 10 10 DL 1.25 5 5 BW del Canal (MHz) UL 1.25 5 5 DL/UL=3 DL 0.85 0.93 0.78 1.91 Eficiencia Espectral (bps/Hz) UL 0.36 0.28 0.30 0.84 DL 1.06 4.65 3.91 14.1
Velocidad de Información de red
por Canal/Sector (Mbps) UL 0.45 1.39 1.50 2.20
Además de estos datos, otros estudios y simulaciones se ha encontrado que la eficiencia espectral de WiMAX puede llegar a alcanzar valores muy cercanos a los 3 bps/Hz por sector.
En cuanto a los costos en los que incurre cada una de estas tecnologías, un parámetro muy común es considerar el costo de red en dólares por MByte o Gbyte bajado desde la red. Estos costos incluyen todos los gastos de operación de la red. Para la tecnología EVDO-Rev A se tiene un costo de 0.02 $ US/Mbyte (o bien, 20 $ US/Gbyte) y para HSPA se tiene un costo de 10.4 $ US/Gbyte. En cuanto a WiMAX se tiene un costo de 12 $ US/Gbyte, esto para un ancho de banda de 5 MHz y una eficiencia espectral de 0.76 bps/Hz por sector, por lo que a mayor eficiencia los costos son inferiores al aquí presentado.
Otra característica importante a considerar es la movilidad de estas tecnologías. WiMAX comenzó pensada como una tecnología inalámbrica fija o nómada. Sin embargo WiMAX Móvil está diseñado para brindar conectividad a velocidades entre 75 y 100 Km/h (con un máximo teórico de 120 Km/h). Por otra parte, las tecnologías HSPA y EVDO están diseñadas para proveer enlaces móviles a altas velocidades, permitiendo moverse a velocidades superiores a los 200 Km/h.
3.5.2.1.Ventajas de la Utilización de OFDM(A)
Además de las ventajas técnicas ya mencionadas, existen algunas que están relacionadas netamente con la técnica de multiplexación. A continuación se muestran algunas características diferenciadoras entre la multiplexación OFDM y técnicas derivadas de CDMA:
¾ Atenuación: Como WiMAX opera en bandas de frecuencia superiores a los 2 GHz y típicamente las tecnologías 3G trabajan en bandas inferiores a ésta, entonces WiMAX pude requerir mayor número de celdas que en las tecnologías 3G.
¾ Multipath: OFDM(A) se desempeña mucho mejor que CDMA en ambientes multipath ya que sobrelleva mejor la Interferencia Inter Símbolo (ISI), efecto que se produce cuando las señales reflejadas se traslapan con la señal transmitida.
¾ Desvanecimiento Selectivo de Frecuencias: OFDMA es más resistente al desvanecimiento selectivo de frecuencias ya que su naturaleza ortogonal permite corregir los errores en cada sub-canal.
¾ Deterioro de Frecuencia y Ruido de Fase: OFDMA es más sensitivo al deterioro de frecuencia y ruido de fase resultante de la Interferencia Inter-Canal (ICI). Aunque esto puede ser mitigado por el uso de bandas de guarda.
¾ Rechazo al Ruido de Impulso: Como los símbolos OFDM son de más larga duración que los símbolos CDMA, el ruido del impulso causan un menor impacto en la tasa de error. En CDMA, la pérdida de unos pocos símbolos puede llevar a un aumento del BER (Bit Error Rate).
¾ Adaptive Modulation and Coding (AMC): OFDMA utiliza de mejor forma AMC, logrando obtener tasas de transmisión superiores comparada con otras técnicas CDMA. Además, OFDMA es capaz de mejorar esta ventaja aplicando AMC a nivel de sub-canales.
¾ Reuso de Frecuencia: CDMA emplea promediación de interferencia, lo que permite mantener un reuso de frecuencia de 1 y OFDMA requiere, típicamente, un reuso de frecuencia de 1:3, lo que quiere decir que la velocidad alcanzable por celda para cierto ancho de banda debe dividirse por 3. El uso de AAS en OFDMA permite sobrellevar esta limitación, a pesar de que la técnica AAS pude ser costosa.
¾ Limitación de Código: Debido a la limitación de códigos disponible, la mayoría de los clientes HSDPA estará limitado a 5 códigos del máximo de 15. Aún más, como cada usuario necesitará por lo menos un código para voz o datos, esto puede tener un impacto significativo en el número de usuarios soportado por cada sistema, sobre todo comparado por el número de usuarios soportado por OFDMA.
¾ QoS: WiMAX posee una capa MAC orientada a transmisión de datos, al contrario de las tecnologías basadas en CDMA, que están orientadas a la conmutación de circuitos. Además, WiMAX cuenta con múltiples modos de duplexación, que pueden permitir que el ancho de banda de los enlaces UL y DL pueda asignarse dinámicamente dependiendo de las condiciones de tráfico.