明日のワイヤレス テクノロジー (MU-MIMO、LTE-U、LTE ブロードキャスト、LTE ダイレクト、4G++) に焦点を当てる

先週、私たちはクアルコムからSnapdragon 810周辺の技術の詳細を明らかにしました。それはプロセッサ部分に関する技術的な詳細だけでなく、ネットワークや通信の概念も含まれていました。したがって、必ずしもサンディエゴの会社に属しているわけではありませんが、私たちの日常生活で重要な役割を果たすさまざまなテクノロジーの目的と運用について説明します。共通点は、ワイヤレス データ送信です。 4G++、LTE-U、MU-MIMO Wi-Fi、さらには LTE ブロードキャストや LTE ダイレクトについてさらに詳しく知りたい場合は、この記事が最適です。

より深く理解するには、Wi-Fi が SU-MIMO (シングル ユーザー マルチ入力 マルチ 出力) モードで現在どのように動作するかを知る必要があります。このモードでは、ルーターは各デバイスの最大帯域幅を使用して、各端末にデータを順番に送信します。 MU-MIMOでは、ルーターは、常に各デバイスの最大帯域を使用して、すべての端末に同時にデータを送信できます。。実際、信号 (または信号) は全方向性ではなく、各デバイスに向けて指向性があります。ビームフォーミングにより、各信号の方向と電力を変更して、端末への経路を最適化し、他のデバイスとの干渉を回避することができます。したがって、同じグループ内のすべての MU-MIMO 端末 (グループあたり最大 4 台) は、次々にデータを受信するのではなく、同時にデータを受信できます。遅延が減少し、パフォーマンスが向上します。

ルーターが 4 台を超えるデバイスにデータを送信する必要がある場合、異なるグループ (最大 64) を作成します。同じグループ内のデバイスは同時にデータを受信しますが、他のグループの端末は、そのグループが情報を受信する順番になるまで待つ必要があります。やはり必要なのは、各デバイスにはMU-MIMO対応チップが搭載されています。そうでない場合、当該端末は SU-MIMO モードで動作します。、ただし、MU-MIMO モードの恩恵は受けられます。実際、MU-MIMO 互換のネットワーク端末はデータの取得に必要な時間が短縮され (すべての端末が同時に実行するため)、接続時間が解放され、SU-MIMO デバイスの帯域幅が解放されます。

このテクノロジーが提供するはずのものは、SU-MIMO モードよりも 2 ～ 3 倍のパフォーマンス。ただし、この数字は実際には必ずしも達成されるわけではありません。これには、Wi-Fi 経由で接続されているデバイスから始めて、理想的な条件が必要になります。これらのデバイスには、実際に MU-MIMO 互換チップが組み込まれている必要があります。 MU-MIMO はダウンロードでのみ機能し、アップロードでは機能しないことにも注意してください。この場合、SU-MIMO が有効になります。

興味深い詳細:MU-MIMO グループ内のデバイスは、他の端末のストリーム数を減らすことなく、ストリーム全体 (最大 4 つ) を使用できます。ルーターが最大 4 つのストリームしかサポートしていない場合でも。ストリームの数によって、各デバイスの最大スループットが決まります。スマートフォンでは、メーカーはほとんどの場合 1 つのストリームに制限されていますが、タブレットでは最大 2 つのストリーム、コンピュータでは 4 つまたは 8 つのストリームまで対応できます。理論上の最大スループットは、ストリーム数が 2 倍になるたびに 2 倍になります。

クアルコムは、もう少し効率的な方法で Wi-Fi と 4G を共存させたいと考えています。現時点では、これら 2 つの信号には完全に互換性がありません。クアルコムのアイデアは、2013 年の 3GPP Rel 10 標準で許可されたアグリゲーションを使用して 4G と Wi-Fi をリンクすることです。クアルコムは、この標準を最も推進しているメーカーです。ファーウェイでは U-LTE または LAA (Licensed-Assisted) とも呼ばれます。 3GPP によるアクセス） – 同社はモデムや携帯電話の世界におけるスキルを持っているため、容易に理解できます。アセロス支店がある Wi-Fi の世界。

これまで、4G と Wi-Fi の唯一の共存は継続性でした。たとえば、電話機は 4G でダウンロードを開始し、オペレーターが所有するボックスやホーム ルーターに自動的に接続するなどして、Wi-Fi でダウンロードを終了しました。近い将来、次のようなことが可能になるでしょう。これら 2 つの接続を集約して、オペレータ ネットワークのスループットと容量を向上させます。。おまけに、ライセンス不要スペクトルの 4G により、現在の Wi-Fi ネットワークの飽和度が低くなるため、そのネットワークの効率がわずかに向上します。

そもそも 4G は、特定の種類の 802.11n や AC Wi-Fi にも使用される空き 5 GHz の周波数帯域を使用するため、アンライセンス型と呼ばれます。ただし、LTE-U は Wi-Fi と同じプロトコルではなく、Wi-Fi 帯域の 4G プロトコルを使用するため、理論的には次のことが可能になります。Wi-Fi の代わりに LTE-U を使用すると、同じ送信電力でホットスポットの速度が 2 倍になります。したがって、Wi-Fi 互換ルーターだけでなく、あらゆる種類のデバイスに適応する LTE-U も想像できます。

これらすべての周波数が互いに足を踏み入れて干渉が増加するのではないかと心配する人もいるかもしれませんが、どうやらそうではないようです。 3GPP Rel 10 および 3GPP Rel 13 標準は実際に次のことを課しています。Wi-Fi への干渉を避けるためのテクノロジー動作条件。したがって、LTE-U 端末は、空きチャネルを選択するために、まずその環境をリッスンする必要があります。空きチャネルが存在しない場合、端末は他の Wi-Fi デバイスとチャネルを共有できます。これを可能な限り最良の状態で行うために、端末は国に応じて 2 つの異なる技術 (3GPP Rel のキャリア センシング アダプティブ トランスミッション) を使用します。 10 または 3GPP Rel 13 の Listen Before Talk) ですが、どちらも同じ目的があります。つまり、比較的短い時間 (状況に応じて 20 ～ 100 ミリ秒、または 1 ～ 10 ミリ秒) で送信することです。クアルコムは、LTE-U 端末が Wi-Fi 端末に悪影響を及ぼさないという説得力のあるデモを実施しました。Wi-Fi ホットスポットが LTE-U で動作するように非アクティブ化されるたびに、他の Wi-Fi ホットスポットは信号がわずかにきれいになり、速度も向上しました。

ヨーロッパと日本では、2016 年の 3GPP Rel 13 標準の到着を待つ必要がありますが、米国、韓国、中国、インドでは、LTE-U はすでに 3GPP Rel 10 標準に基づいて実装されています。集約。米国の通信事業者 T-Mobile と日本の NTT DOCOMO は、今年後半にこの技術をテストする計画をすでに発表しています。エリクソンとファーウェイはすでに互換性のあるアクセスポイントを提供する準備ができている。

実際には、したがって、事業者は公共の場所や個人の家にアクセス ポイントを展開することができます。。互換性のあるスマートフォンでは、ユーザーにとって完全に透過的な方法で Wi-Fi と 4G を組み合わせることができるため、ダウンロードははるかに高速になります。特定の端末 (特にサムスン) ではそのような操作を実行することがすでに可能であるという事実を指摘する人もいるでしょう。ただし、この容量は、大きなファイル(30 MB 以上) であり、端末が既知の Wi-Fi ネットワークに接続されている場合にのみ機能します。通信事業者のソリューションはより閉鎖的であるべきであり、たとえば、通信事業者のボックスまたは顧客のボックスとのみ互換性がある必要があります。

現時点ではどの端末がLTE-Uに対応するのかはよくわかりません。米国、韓国、中国、インドでは、簡単なソフトウェア アップデートを備えた 3GPP Rel 10 互換デバイスが確実に提供されます。一方で、ヨーロッパと日本では、2016 年に 3GPP Rel 13 標準が登場するまで待つ必要があります。。

セルラー ネットワークの原理は、セルの異なるユーザー間でリソースを共有することです。たとえば、150 Mbps のスループットを提供できるアンテナは、接続しているユーザーの数に応じてスループットを分割する必要があります。人口が密集し、高度に接続されたエリアでは、飽和状態に達することが多く、通信事業者は容量を増やすために既存のアンテナのメッシュを強化する必要に迫られています。場合によっては、ユーザーが同じ情報を受信するためにアンテナに接続することがあります。これは、LTE ブロードキャスト (LTE マルチキャストとも呼ばれます) の考え方です。すべてのユーザーに同じ情報を送信するため、帯域幅を分割することなく、各ユーザーに同じ情報を保証できます。。したがって、アンテナがデータを送信し、受信エリアにいるユーザーがそれを受信します。したがって、データの送信は個別化されなくなり、各ユーザーに対して最大のスループットを保証できるようになります。

すべてのユーザーが同じデータの受信を希望する必要があります。興味深い例をいくつか簡単に思いつきます。これは特に次の場合に当てはまります。主催者がモバイルデバイスでリプレイをブロードキャストしたいと考えているサッカーの試合。 LTE ブロードキャストでは、信号が弱いために速度共有や数百、さらには数千の端末の設置を必要とする Wi-Fi ネットワークを経由する代わりに、スタジアムの周囲で 1 つ (または複数) の 4G アンテナを使用してブロードキャストを行うことができます。数十 Mbps、さらには数百 Mbps の速度を使用するため、最適な品質ですべての観客の携帯電話に再生されます。帯域幅の共有により標準の 4G では実現不可能なアイデアですが、Wi-Fi ではさらに不可能です。。参考までに、クアルコムのエンジニアは、帯域幅 10 MHz で毎秒 30 フレームで UHD (4K) ストリームを送信することに成功しました。別の解決策は次のとおりですLTE ブロードキャストと LTE-U を混在させる。オペレータはフェムトセルを設置し、LTE ブロードキャストで 5 GHz 帯域の単一ストリームをブロードキャストするようにフェムトセルを構成します。この場合の動作は標準の LTE ブロードキャストと同じであり、帯域幅はユーザー間で分割されません。これにより、4G の通信範囲が狭い孤立した場所でも LTE ブロードキャストを展開できるようになります。

このようなテレビ番組を放送することも想像できます。したがって、通信事業者は、スペクトルのどの部分を LTE ブロードキャスト放送専用にするかを決定できます。通信事業者は、アンテナを LTE ブロードキャスト放送専用にするか、その一部のみを専用にするかを選択して、他のユーザーが他のサービス (インターネット、音声、SMS など) を引き続き使用できるようにします。アンテナでは、ブロードキャストするストリームの数を選択して許可することもできます。たとえば、サッカーの試合のファンがスマートフォンで見たいカメラフィードを選択する。こう考えることもできます多くのリソースを消費するオペレーティング システムのアップデートあるいは警告メッセージのブロードキャストさえも可能です。長期的には、テレビ番組の放送がこの手段を通じてのみ行われる可能性さえあります。これにより、実際に電磁スペクトル内のスペースが解放され、モバイル ネットワークの容量が増加します。

このテクノロジーは、Snapdragon 800 のリリース以来、多くの Qualcomm チップですでに利用可能になっています。したがって、現在の端末の場合、LTE ブロードキャストに対応するにはソフトウェアのアップデートで十分です。。オレンジはすでに昨年ローランギャロスで実験を行っている。したがって、LTE ブロードキャスト経由で情報を受信して​​いるタブレットで 4 つの異なるストリームを視聴することが可能になりました。