Системы и сети связи
  Гаджеты Психология отношений Здоровье Библиотека  
Многоканальные телекоммуникационные системы
Введение в цифровой способ передачи сигналов
Преобразование сигналов в СЦТС
Мультиплексоры СЦТС
Технология WiMAX
Общие сведения о WiMAX
Передача сигналов в WiMAX
Многоантенные технологии в WiMAX-системах связи
Средства обеспечения безопасности
Описание стандарта IEEE 802.16-2004
Физический уровень
Сведения о стандарте IEEE 802.16e
Оборудование WiMAX
Технология LTE
Введение в LTE
Понятие радиоинтерфейса
Средства связи с подвижными объектами
Основы построения ССсПО
Кодирование речи в ССсПО
Цифровая модуляция
Модели распространения радиоволн
Модели физического уровня беспроводных сетей
Канальный уровень беспроводных сетей
Основные характерис- тики систем связи с ПО
GSM-900 и DSC-1800
CDMA
Хэндовер
Цифровые системы второго поколения
Транкинговые системы
Беспроводные системы
Цифровые радио- релейные линии связи
Основные положения
Системы спутниковой связи с ПО
Принципы построения
Зоны обслуживания
 

Технология беспроводного доступа WiMAX

Описание стандарта IEEE 802.16-2004 (802.16Revd)


1. Многоуровневая модель взаимодействия
2. Структура стандартов 802.16
3. Краткие характеристики стандарта 802.16-2004
4. Спецификации стандарта IEEE 802.16-2004 (Revd)
   4.1. Спецификации услуг, предоставляемых подуровнем конвергенции (CS)
   4.2. Режим сжатия заголовка
   4.3. Спецификации управления МАС-уровня
   4.4. Формат заголовка МАС-уровня
        - сообщения дескриптора нисходящего и восходящего каналов (DL-MAP и UL-MAP)
        - сообщение привязки нисходящего канала (DL-MAP)
        - сообщение дескриптора восходящего канала (UCD)
        - сообщение привязки восходящего канала (UL-MAP), информационные элементы привязки (map)
        - сообщение запроса полосы (диапазона) (RNG-REQ)
        - сообщения управления ключами конфиденциальности (PKM-REQ/PKM-RSP)
        - сообщение добавления ассоциации безопасности (SA Add), сообщения авторизации (Auth)
        - сообщение запроса ключа
        - сообщения динамического добавления сервиса
        - сообщения динамического изменения сервиса
   4.5. Конструирование и передача MAC PDU
Многоуровневая модель взаимодействия

        К настоящему времени опубликован стандарт IEEE 802.16—2004 (802.16Revd), относящийся к системам WiMAX с фиксированным расположением антенн пользователей, и стандарт IEEE 802.16е, описывающий дополнения, необходимые для организации связи как с фиксированным расположением станций пользователей, так и с мобильными пользователями. В этих стандартах определены характеристики радиоинтерфейса на физическом и МАС-уровнях в соответствии с эталонной моделью взаимодействия открытых систем OSI.
        Современные системы связи строятся на основе семиуровневой модели взаимодействия открытых систем OSI. Верхние уровни, относящиеся к приложениям и системам административного управления, хорошо отработаны и достаточно универсальны для многих систем связи. Поэтому при разработке стандартов для технологии WiMAX основное внимание уделяется проработке спецификаций, касающихся нижних уровней, — физической среды PHY (Physical) и уровня доступа к среде MAC (Media Access Control).
        На рисунке, приведенном ниже, условно показаны некоторые виды источников данных различных технологий (пользовательский уровень), обслуживаемых системой WiMAX, и их положение относительно уровневой модели открытых систем:

        Подуровень конвергенции CS (Convergence Sublayer) предусматривает возможность работы с транспортными технологиями IP, VoIP, ячейками ATM, цифровой телефонией и т. п. Этот подуровень открыт для адаптации к другим транспортным технологиям-приложениям пользователей. Эти приложения можно условно объединить в четыре группы по степени их толерантности ко времени задержки доставки:
        - Unsolicited Grant Service (UGS) — предназначен для поддержки потоков реального времени, генерирующих пакеты данных фиксированного размера, таких как передача потоков Е1 и голоса поверх IP без подавления пауз;
        - Real-Time Polling Service (rtPS) — предназначен для поддержки потоков реального времени, формирующих пакеты данных переменной длины, таких как MPEG-видео;
        - Non-Real-Time Polling Service (nrtPS) — предназначен для поддержки потоков, требующих пакетов переменной длины, таких как широкополосная FTP;
        - Best Effort (BE) service — предназначен для эффективного обслуживания трафика best effort.
        
        Протокол подуровня должен выполнять следующие процедуры:
        - инкапсулировать блок данных PDU (Protocol Data Unit) верхних уровней в естественные для MAC форматы;
        - отображать адреса верхнего уровня в адреса, принятые стандартом WiМАХ;
        - преобразовывать параметры качества QoS в естественные форматы МАС-уровня;
        - даптировать временные зависимости трафика верхнего уровня в эквивалентную услугу MAC.
        
        На этом уровне к блоку данных PDU присоединяются необходимые заголовки (в обратном направлении на приеме удаляются), формируя тем самым формат кадра MAC PDU.
        
        Уровень доступа к среде (MAC). На этом уровне протокол между базовой и пользовательской станциями определяет спецификации доступа к радиоканалу. В условиях многопользовательского доступа для устранения коллизий одновременного доступа и переполнения данными буфера приемного устройства в протоколе МАС-уровня определяется, как и когда базовая и пользовательская станции могут начинать передачу в канале, т. е. производится регулирование доступом к среде. В системе нет общего центра коммутации, привычного в системах сотовой связи. Доступ к каналам связи обеспечивается взаимной "договоренностью" между каждой пользовательской станцией и базовой станцией. Используется так называемый множественный доступ с распределением по запросу DAMA (Demand Assigned Multiple Access).
        На нисходящей линии (от базовой станции к пользовательским) работает один передатчик, поэтому протокол MAC более простой. В восходящем направлении за доступ к радиоканалам состязаются несколько пользовательских станций, поэтому протокол MAC для управления в этом направлении сложнее.
        На МАС-уровне осуществляются функции, связанные с предоставлением услуг пользователям. При передаче производится дополнение блока данных, полученного из вышестоящего подуровня необходимыми полями и адресами, включая поля для обнаружения ошибок. В обратном направлении на приеме выделяется информационная часть, распознаются адресные заголовки и выявляются ошибки.
        
        В стандарте описаны следующие концепции качества:
        - список потока QoS;
        - организация потока услуг;
        - модель двухфазного процесса.
        
        Механизм обеспечения QoS заключается в присоединении на уровне конвергенции в МАС-заголовок необходимых сведений о типе передаваемого потока. Поток услуг — это однонаправленный поток пакетов, которые обеспечены индивидуальным качеством QoS. BS и SS обеспечивают это качество посредством определения установки параметра QoS для потока услуг. Все каналы потоков услуг имеют 32-битовый идентификатор потока услуг SFID (Service Flow ID); допускается активация потока услуг по 16-битовому CID.
        Поток услуг характеризуется заданием QoS-параметров, таких как допускаемое время ожидания, джиттер, требуемая пропускная способность.
        
        Защита информации. Защита пользовательской информации (безопасность передачи) осуществляется с помощью криптографических методов. Для этого используются протокол управления ключами конфиденциальности РКМ (Privacy Key Management) и алгоритм шифрования. И в BS, и в SS реализован метод упаковки шифрованных данных, ключ шифрования данных ТЕК (Traffic Encryption Key) и сообщение результата их обработки.
        
        Физический уровень PHY обеспечивает выполнение многих функций, связанных непосредственно с передачей и приемом данных. В частности, осуществляет канальное кодирование/декодирование сигнала, генерирование/ удаление начальной комбинации битов для синхронизации, управляет работой передатчика/приемника.
        Расположение уровней и подуровней стандарта 802.16 Revd в модели открытых систем изображено на рисунке:

        Прохождение блоков данных в уровневой модели происходит из слоя в слой через точки доступа (интерфейсы) — SAP (Service Access Point). Для каждой точки доступа из верхних уровней к нижележащим уровням и наоборот спецификациями стандарта определены размеры передаваемого блока данных их поля и форматы в зависимости от типа и назначения передаваемых данных и предоставляемых услуг.
        На физическом уровне производится канальное кодирование для подготовки данных к модуляции несущих. В канальное кодирование входят процедуры сверточного и блочного кодирования, перемежения, ввода кодов, обнаруживающих ошибки и корректирующих их (например, коды Рида—Соломона). То есть ведется подготовка данных для модуляции и дальнейшей передачи по ненадежному радиоканалу.
        Уровневую модель можно представить как послойное выполнение процедур по подготовке данных на передачу и обратные операции на прием, что наглядно показано на рисунке:

        Обеспечение хэндовера (эстафетной передачи) также будет входить в функциональные обязанности МАС-уровня.
        В общем виде структуру формата кадра, определенную стандартом IEEE 802.16, можно разделить на три основные секции, как это показано на рисунке:

        Заголовок содержит управляющую информацию для функционирования МАС-протокола, то есть включает в себя все необходимые поля для адресов, точек доступа и т. п.
        Полезная нагрузка. В этой секции находятся передаваемое сообщение и добавленные поля более высокого уровня модели (например, ячейки ATM, пакеты IP, блоки оцифрованной речи и т. п. с добавленными полями CS). Или (при необходимости) их замещают на управляющие сообщения MAC.
        Секция CRC служит для размещения кодов с циклической проверкой четности с избыточностью для обнаружения ошибок. Конкретное содержание полей этих секций, их размеры и назначение прописаны в соответствующих спецификациях стандарта и всех последующих стандартах.
        Рисунок, представленный ниже, на примере передачи ATM-потока наглядно показывает структуру организации передачи данных через WiMAX-сеть на основе уровневой модели:

        Сеть WiMAX является неким звеном, обеспечивающим беспроводное соединение между пользователями различных сетей (в частности, на рисунке — между пользователями АТМ-сетей).
        
Перейти к теме "Структура стандартов 802.16"

 
 
Motoking
ICQ: 489-725-489
E-mail: iMoto88@mail.ru