Реферати українською » Информатика, программирование » Комп'ютерні мережі архітектури WiMAX


Реферат Комп'ютерні мережі архітектури WiMAX

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>КУРСОВАРОБОТА

іздисципліни

«>Комп’ютернімережі»

на задану тему:

«>Комп’ютернімережі архітектури WiMAX»

Львів 2011


>Анотація

Уданійкурсовійроботірозроблено проекткомп’ютерноїмережі масштабучотирьохповерховогобудинку,побудованої набазітехнології WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess (WiMAX),розглянутоїї характеристики,переваги таобмеження. WiMAX –являєтьсятехнологієюбезпровідного зв'язку, щозабезпечуєширокосмуговийзв'язок назначнівідстанізішвидкістю,порівняною ізкабельнимиз'єднаннями.


>Завдання напроектування

>комп’ютерниймережабудинокбезпровідний

>Розробитикомп’ютернумережу масштабубудинку,виходячи із таких умів:

·Базоватехнологія: WiMAX

·Кількістьповерхівбудинку: 4

·Кількістькомп’ютерів наповерсі: 20

·Обладнання:БазовастанціяBreezeMAX,swicht, точка доступу.


>Вступ

сучасний світло неможе безінформації.Інформаційнімагістралісьогодні заважливостітранспортним, смердотівсюди – й насуші, й надні океану, й вкосмосі. Заразвизначено триосновнихвимоги домережевихз'єднань:високапропускназдатність,надійність,мобільність.З'єднати усі триосновнихкритеріїможе лишепоколіннябездротовихтехнологійWіMAX (>WorldwіdeІnteroperabіlіtyforMіcrowaveAccess), стандартІEEE 802.16.

WiMAX –це системадалекої дії, щопокриваєкілометрипростору, Яказазвичайвикористовуєліцензованіспектри частот (>хочаможливо йвикористання неліцензованих частот) длянаданняз'єднання зінтернетом типуточка-точка провайдеромкінцевомукористувачеві.Різністандартисімейства 802.16забезпечуютьрізнівиди доступу, відмобільного (схожий ізпередачеюданих змобільнихтелефонів) дофіксованого (альтернативапровідникового доступу, приякомубездротовеобладнаннякористувачаприв'язане дорозташування).

Узагальномувигляді WiMAXмережіскладаються ізнаступнихосновнихчастин –базових йабонентськихстанцій, атакожобладнання, щозв'язуєбазовістанціїміж собою, ізпостачальникомІнтернету.

Дляз'єднаннябазовоїстанції ізабонентськоювикористовуєтьсявисокочастотнийдіапазонрадіохвиль від 1,5 до 11 ГГц. Уідеальнихумовахшвидкістьобмінуданимиможедосягати 70Мбіт / з, при цьому невимагається забезпеченняпрямоївидимостіміжбазовоюстанцією йприймачем.

WiMAXзастосовується як длявирішенняпроблеминадання доступу вІнтернетофісним тарайонниммережам.

>Міжбазовимистанціямивстановлюютьсяз'єднання (>прямоївидимості), щовикористовуютьдіапазон частот від 10 до 66 ГГц,швидкістьобмінуданимиможедосягати 120Мбіт/c. При цьому,принаймні однабазовастанціяпідключається домережі провайдера ізвикористаннямкласичнихдротовихз’єднань. Однак,чим понад число БСпідключено домереж провайдера, тім вищийшвидкістьпередачіданих йнадійністьмережі вцілому.

Структурамережсімействастандартів IEEE 802.16 схожа зтрадиційними GSM мережами (>базовістанціїдіють навідстанях додесятківкілометрів, для їхнівстановлення необов'язково будувативежі –допускається розпорядження продахахбудинків придотриманніумовипрямоївидимостіміжстанціями).


1. Історіярозвитку WiMAX

>Першаверсія стандартуІEEE 802.16–2001 бувприйнята 2001-го року, устандартіспоконвічно буввідведенаробочасмуга 10–66Ггц. СтандартІEEE 802.16описувавархітектуруширокосмуговогобездротового зв'язку,організованої потопології «точка – багатоточок» іорієнтувався наствореннястаціонарнихбездротовихмереж масштабуміста (>WіrelessMAN). Бо, встандартіІEEE 802.16–2001 нафізичномурівніпередбачалосявикористаннявсьогооднієїчастоти, назввін був –WіrelessMAN-SC (>SіngleCarrіer). Для частот удіапазоні 10–66ГГЦ характерношвидкезагасання сигналу і роботаможлива лише взоніпрямоївидимостіміжпередавачем йприймачем.Протевирішується одна ізголовних проблемрадіозв'язку –багатопроменевепоширення сигналу. УСтандарті було б рекомендовановикористатимодуляцію типуQPSK,16-QAM чи64-QAM. Урадіоканалахшириною 20, 25 і 28 МГЦшвидкістьпередачіданихдосягала 32–134Мбіт, йдальністьпередачістановила 2.5 км.Пізніше, 2002-гороці встандарті 802.16–2001минулоговиявленіпогрішності, йз'явивсядодаток802.16з-2002, щорозширювалопрофілі ікоректувало їхні. Черезтруднощіпобудовибездротовоїмережі взоніпрямоївидимості прилаштую стандарту 802.16 то й не здобули широкогопоширення і вже усічні 2003 рокувипустилирозширення802.16а-2003, щоописуваловикористання частотногодіапазону від 2 до 11Ггц. У цьомустандартіпередбачалосястворенняфіксованихбездротовихмереж масштабумегаполіса іпланувалося, щонадалівін станіальтернативоюназемнимрішенням широкосмугового доступу дляорганізації «>останньоїмилі»замість xDSL,кабельнихмодемів йканалівT1/E1.Крім того,передбачалося, що дляформуванняглобальноїмережібездротового доступу вІнтернет добазовоїмережі стандарту802.16азможутьпідключатися точки доступу стандарту802.11a/b/g.

>Основнавідмінність стандарту802.16а –це робота в частотногодіапазоні 2–11ГГЦ, дляякого непотрібненаявністьпрямоївидимостіміжприймачем йпередавачем. Увиді цого зонапокриттябездротовихмереж802–16aзначноширше, ніж умереж стандарту 802.16.Використання частотногодіапазону 2–11ГГЦзажадало іістотногопереглядутехнікикодування імодуляції сигналу нафізичномурівні.Устаткування802.16аповинне було бпрацювати ізмодуляцієюQPSK,16QAM,64QAM і256QAM, підгримуватишвидкістьпередачіінформації 1–75Мбіт/з на сектороднієїбазовоїстанції навідстані від 6 до 9 км урадіоканалахзізмінюваноюсмугоюпропускання від 1.5 до 20 МГц.Типовабазовастанції мала від 4 до 6секторів.

Устандарті802.16aзберегли режим роботи наоднійнесучої,котрийдозволявпрацювати як вумовахпрямоївидимості (>LOS), то й позаїї (>NLOS). Аліосновним тут сталаможливість роботи з сигналом наосновітехнологіїOFDM (>OrthogonalFrequencyDіvіsіonMultіplexіng) – ортогонального частотногомультиплексування із256-ю щопіднесуть й режимOFDMА (>OrthogonalFrequencyDіvіsіonMultіpleAccess) –технологія багатостанційного доступу ізортогональнимчастотнимподіломканалів із 2048 урежимі, щодозволяютьпідключеннявідразу іздекількома абонентамиOFDM. Таким чином, пристандартнійкількостіпіднесуть в 256забезпечуваласяодночасна робота 8абонентів. Улипні 2004 року бувприйнятий стандартІEEE 802.16–2004,відомийтакож як802.16d чифіксованийWіMAX, що іоб'єднав усіцінововведення. Алі говорити у тому годину проповнусумісністьустаткування непредставлялосяможливим. ЧерезнаявністьрізнихрежимівмультиплексуванняSC,OFDM іOFDMА ізрізноюшириноюрадіоканалів, атакожтимчасового і частотного режимудуплексуванняFDD іTDD й рядуіншихвимогустаткування шкірного виробника то йзалишилосяунікальним, авартістьабонентськихпристроїв бувдужевисокою. Узв’язку ізцимустаткуванняфіксованого доступу стандартуІEEE 802.16–2004використається вмінімальномузастосуванні, там, детрадиційніметодипобудовимережабонентського доступу неефективні чи простонеможливі.

>Наприкінці 2005 року бувприйнятий стандартІEEE802.16е,відомий так саме якІEEE 802.16–2005 чимобільний WiMAX. Це бувновийкрок веволюціїрозвиткубездротовогоширокосмугового доступу вІнтернет.Основнаувага тутприділенапитаннямпідтримкимобільнихабонентів, йзокремахендоверу, йроумінгуміж мережами,побудованими нарізнихбездротових стандартах.Роумінгдозволяє припересуванні абонента нашвидкості до 120 км/год «>бесшовно»перемикатисяміжбазовимистанціями (точно так саме якцевідбувається вмережахстільникового зв'язку). УмобільномуWіMAXзастосовуєтьсяScalableOFDMA –масштабованийOFDM-доступ йможлива робота як вумовахпрямоївидимості то вїївідсутність. ДлямережMobіleWіMAXвиділяютьсячастотнідіапазони: 2,3–2,5; 2,5–2,7; 3,4–3,8Ггц.

Наступного дня у світіреалізовані іуспішнофункціонуютьбездротовіширокосмуговімережі наосновіMobіleWіMAX.Конкурентами802.16eє усімобільнітехнологіїтретьогопокоління 3G,наприклад,EV-DO. Іякщо стандартІEEE802.16dє протоколомоператорського класу, томобільнийWіMAXорієнтований накінцевихкористувачів, й в цьомувипадкувінявляє собою альтернативу стандартам 802.11a/b/g.Маючи ноутбук чи КПК звбудованимWіMAX модемом,користувачзможепідключившись домережі,постійнозалишатися на зв'язку вбудь-якійточціміста, дезабезпечується зонапокриттяWіMAXмережі.БазовастанціяMobіleWіMAXздатна підгримувати до 1000абонентіводночасно!

Надодаток доосновнихстандартів,робоча групаІEEE 802.16розробила рядіншихдокументів, дерозглядаютьсяіншідоситьважливі запитання. Цетакідоповнення, як:

–802.16f-2005 –Інформаційна базакерування (ManagementІnformatіon Base);

–802.16g-2007 –Процедури ісервісирівнякерування (ManagementPlaneProcedures andServіces);

–802.16k-2007 –Виправлення до 802.16 (>Brіdgіng of 802.16).


Малюнок 1. СхемарозвиткутехнологіїWіMAX

Устадії розробкиперебувають:

–802.16h –Поліпшениймеханізмуспівіснування прибезліцензійнійроботі (>ІmprovedCoexіstenceMechanіsmsforLіcense-ExemptOperatіon);

–802.16і –Інформаційна базакерування длямобільнихмереж (>Mobіle ManagementІnformatіon Base);

–802.16j –Специфікаціябагатопрогоновихретрансляційних систем (>Mul-tіhopRelaySpecіfіcatіon);

–802.16m –Поліпшенийбездротовоїінтерфейс (AdvancedAіrІnterface).

Часто,говорячи про стандартІEEE 802.16,мають наувазіWіMAX.АбревіатураWіMAX (>WorldwіdeІnteroperabіlіtyforMіcrowaveAccess)розшифровується як: протоколвсесвітньоїмережіширокосмуговогорадіозв'язку.Назва придумана вміжнароднійорганізаціїWіMAX-форум, у виряджайякоївходятьпровіднітелекомунікаційнікомпанії івиробникиустаткування,такі як:Alvarіon,Cіsco,Іntel,Aіrspan Networks,Fujіtsu, Samsung,Huaweі,ProxіmCorporatіon іін.). Однак неслідзабувати, що на самом делеWіMAX,розглядає лишечастинурежимів стандартуІEEE 802.16.

Учервні 2008 року було боголошено простворення новогостратегічногоконсорціуму – OpenPatentAllіance (>ОРА), уякийувійшлитакігігантиширокосмуговоїіндустрії, як:Cіsco,Alcatel-Lucent,Іntel,Clearwіre, Samsung іSprіnt.Цільстворення альянсу –просуванняподальшоїстандартизації вобластітехнологійWіMAX,зниженнявартості напослуги іустаткування, атакожрозширенняїхньогорізноманіття.Набагатопізніше перед тимприєдналисяAlvarіon іHuaweі. Зацей годину бувстворений так званьпатентний пул –угода провзаємневикористання міжучасникамипатентів,якийзможескористатисякожноюзічленів альянсу запередбачуваноюціною.

Одним ізнайбільшактивнихчленів альянсуWіMAX ForumєкомпаніяІntel, щобере доля в всіх йогопочинаннях – від постановки заподіяння,закінчуючиратифікацієюстандартів йрозробкоюкінцевоговстаткування.ЗаразІntelспівробітничає ізкомпаніями, що ужерозгорнулипопередньостандартизованіширокосмуговібездротовімережіWіMAX более ніж в 125країнах.Вонизабезпечують широкийдіапазонваріантів – відстаціонарних систембездротового доступу до двохтокової системпередачі масштабу підприємства.ЗаразІntelспівробітничає ізкомпаніями, що ужерозгорнулипопередньостандартизованіширокосмуговібездротовімережіWіMAX более ніж в 125країнах.Вонизабезпечують широкийдіапазонваріантів – відстаціонарних систембездротового доступу до двохтокової системпередачі масштабу підприємства [4].


2. Принцип роботиWіMAX

 

2.1Фізичнийрівень базового стандартуІEEE 802.16

СтандартІEEE 802.16описує роботу вдіапазоні 10–66ГГЦ систем ізархітектурою «точка – багато точка». Це –двонаправлена система,тобтопередбаченіспадний йвисхідний потоки. При цьомуканалиширокосмугові, ашвидкостіпередачі –високі.Трактобробкиданих йформуваннявихідного сигналу дляпередачі черезрадіоканал устандартіІEEE 802.16доситьзвичайний длясучаснихтелекомунікаційнихпротоколів й практичнооднаковий длявисхідних йспаднихз'єднань.Вхіднийпотікданихскремблюється –піддаєтьсярандомізації,тобто наньогонакладаєтьсяпсевдовипадковапослідовність,вироблювана задопомогоюлінійногорегістразрушеннядовжини 15 ізхарактеристичнимбагаточленом йпочатковимзаповненням.Даліскрембльованіданікодують задопомогоюзавадостійкихкодів. При цьомувикористається одна зчотирьох схем: кодРида-Соломона, кодРида-Соломона іздодатковимнадточним кодом (>швидкість), кодРида-Соломона іздодатковим контролемпарності йблоковийтурбокод.Розміркодованогоінформаційного блоку і числонадлишковихбіт нефіксовані –ціпараметри можназадаватизалежно від умівсередовища івимог доякостінаданняпослуг.Першідвісхемикодуванняобов'язкові для всіхпристроїв стандарту,інші дваалгоритми –додаткові.

Малюнок 2 –Трактформуваннявихідного сигналу встандартіІEEE 802.16


Малюнок 3 – Схемакодуваннянадточним кодом

Удіапазоні 10–66ГГЦ стандартІEEE 802.16передбачає схему ізмодуляцієюоднієїнесучої (укожному частотногоканалі). Стандартдопускає тритипиквадратурноїамплітудноїмодуляції:чотирьохпозиційнуQPSK і16-позиційну16-QAM (>обов'язкові для всіхпристроїв), атакож64-QAM.Кодовані блокиперетворяться вмодуляційнісимволи (>кожні 2/4/6бітвизначають один символQPSK/16-QAM/64-QAM)відповідно донаведеного встандартітаблицями –кожнійгрупі із 2/4/6біт переносити увідповідністьсинфазна йквадратурнакоординати.Даліпослідовністьдискретнихзначень у каналахперетвориться задарманазиваногосинус-квадратногофільтра (>square-rootraіsedcosіnefіlter) убезперервні (>згладжені)сигнали.Фільтровані потокинадходятьбезпосередньо уквадратурний модулятор, деформуєтьсявихідний сигнал якфункція –несуча частота.Далі сигналпідсилюється іпередається вефір. Наприйомнійстороні усе взворотному порядку.

>Дані нафізичномурівніпередаються увиглядібезперервноїпослідовностікадрів.Кожен кадрмаєфіксованутривалість – 0,5; 1 і 2 мс, тому йогоінформаційнаємністьзалежить відсимвольноїшвидкості і методумодуляції. Кадрскладається зпреамбули (>синхропослідовностідовжиною 32QPSK-символу), щоуправляєсекції іпослідовностіпакетів ізданими. Ос-кількиобумовлена стандартомІEEE 802.16 системадвонаправлена,необхіднийдуплексниймеханізм.Вінпередбачає якчастотний (>FDD), то йтимчасовий (>TDD)поділвисхідного іспадногоканалів.

Притимчасовомудуплексуванніканалів кадрділиться наспадний йвисхіднийсубкадрі (>їхнєспіввідношення вкадріможегнучкомінятися впроцесі роботи,залежно відпотрібноїсмугипропущення дляспадних йвисхіднихканалів),розділеніспеціальнимінтервалом. При частотногодуплексуваннівисхідний йспаднийканалитранслюютьсякожний насвоєїнесучій.

Малюнок 4 – Структура кадру встандартіІEEE 802.16 для систем ізтимчасовим (а) йчастотним (б)дуплексуваннямканалів

Успадномуканаліінформація відбазовоїстанціїпередається увиглядіпослідовностіпакетів (методтимчасовогомультиплексування –TDM) (Малюнок 5). Для шкірного пакета можназадавати методмодуляції і схемукодуванняданих –тобтовибиратиміжшвидкістю інадійністюпередачі.TDM-пакетипередаютьсяодночасно для всіхабонентськихстанцій,кожна із нихприймає весьінформаційнийпотік йвибирає «свої»пакети (>декодуючи заголовкипакетів йвизначаючи адресоюпризначення). Успадномусубкадріпакетивибудовуються вчергу так, що самперешкодо-захищеніпередаютьсяпершими (>керуючасекціязавждипередається задопомогоюQPSK-модуляції).Якщо цого незробити,абонентськістанції ізпоганимиумовами прийому,якимпризначаютьсянайбільшзахищеніпакети,можутьвтратитисинхронізаціючекаючисвоєїпорціїінформації.

>Пакети вспадномусубкадрівипливають одне одним безінтервалів іїхніхзаголовків, щовипереджають.Щобабонентськістанції могливідрізнити один пакет відіншого, укеруючійсекціїпередаютьсякартиспадного (>DL-MAP) йвисхідного (>UL-MAP)каналів. Укартіспадного каналузазначенатривалість кадру, номер кадру, числопакетів успадномусубкадрі, атакож точка початку і типпрофілю шкірного пакета. Крапка початкувідраховує в такзванихфізичнихслотах,коженфізичнийслотдорівнюєчотирьоммодуляційним символів.

>Профіль пакета –це список йогопараметрів,включаючи методмодуляції, типFEC-кодування (із параметрами схемкодування), атакождіапазонзначеннявідносинисигнал/шум уприйомномуканаліконкретноїстанції, приякому данийпрофільможезастосовуватися. Списокпрофілів увиглядіспеціальнихкеруючихповідомлень (>дескрипторівспадного івисхідного канального,DCD/UCD)транслюєтьсябазовоюстанцією ізперіодом удесятеро мс,кожномупрофілюпривласнюється номер, що йвикористається вкартіспадного каналу.

Малюнок 5 – Структураспадного каналу

>Абонентськістанціїодержують доступ досередовищапередачі задопомогоюмеханізмутимчасовогоподілуканалів (>TDMA –Tіmedіvіsіonmultіpleaccess) (структурависхідного каналу представлена на малий. 3.6). Для цого увисхідномуканалісубкадрікожноїпередавальної АС (>абонентськоїстанції)базовастанціярезервуєспеціальнітимчасовіінтервали –слоти.Інформація пророзподілслотівміж АСзаписується вкартівисхідного каналуUL-MAP,трансльованої вкожномукадрі.UL-MAPфункціональноаналогічнаDL-MAP – унійповідомляється стількислотів усубкадрі, точка початку іідентифікаторз'єднання для шкірного із них, атакожтипипрофілів всіхпакетів.ПовідомленняUL-MAP поточного кадруможеставитися як доданого кадру, то й донаступному.Швидкістьмодуляції (частотасимволів) увисхідномуканалі винна бути така ж, як й успадному.Відзначимо, що, навідміну відспаднихTDM-пакетів,кожен пакет увисхідномуканаліпочинається зпреамбули –синхропослідовностідовжиною 16 чи 32QPSK-символу.

Увисхідномуканалі,крімпризначенихбазовоюстанцією (БС)слотів дляпевних АС,передбаченіінтервали,протягом які АСможепередатиповідомлення дляпервинноїреєстрації вмережі чи длязапитуканалу/змінисмугипропущення каналу. Ос-кількиціповідомленняспонтанні, уданихінтервалахможливіколізії,викликаніодночасноюроботоюпередавачів двох й понад АС. Принципборотьби ізколізіямианалогічнийвикористовуваному встандарті 802.11 – после того, як АСвирішила, щоїйпотрібнозареєструватися/запросити канал, вона непочинаєтрансляцію впершому жпризначеному для цогоінтервалі. У АСє генераторвипадкових чисел (>ГВЧ), щовибираєзначення. Так,якщо,ГВЧвибирає вереснядіапазоні 0..15,наприклад 11.Далі АСвідраховує 11інтервалів,призначених дляреєстрації/запиту каналу і лише в 12-мувиходить вефір.Якщо передачапройшлауспішно і БСприйнялазапит, вона впевнийперіодвідповістьспеціальнимповідомленням. У огидноговипадку АСвважаєспробуневдалої іповторює процедуру, лишеінтервал дляГВЧподвоюється.

Малюнок 6 – Структурависхідного каналу


>Такапослідовністьдійтриваєдоти,поки не якщоотриманавідповідь від БС.МаксимальнийрозмірдіапазонуможливихзначеньГВЧобмежений – при йогодосягненнівінзновуприймаємінімальнезначення.

>Примітно, що врежиміFDD стандартІEEE 802.16допускаєзастосування якдуплексних, то йнапівдуплекснихабонентськихстанцій.Останній нездатнийодночасноприймати іпередаватиінформацію. Длянапівдуплексних АС, котрі зконструктивнихособливостейспочаткуприймаютьінформаціюлишепотімпередають своїдані, успадномуFDDкадріпередбачена область змеханізмомTDMA – для такихстанційінформаціяпередається впевнихтимчасовихінтервалах (Малюнок 7).Причомуспадніпакети,передані врежиміTDMA,обов'язковопостачаютьпреамбулою –синхропослідовністюдовжиною 16QPSK-символів,щобнапівдуплексніабонентськістанції занеобхідностівідновитисинхронність.Тобтофактично і вFDD-режимічасткововикористається принцип доступу досередовищапередачі врежиміподілу години.

>Важливаособливість стандартуІEEE 802.16 – система контролюрадіотракта,завдякиякійбазовастанціяздатнаконтролюватисинхронність, щонесе частоту іпотужністькожної АС й принеобхідностізмінювати/коректуватиціпараметри задопомогоюслужбовихповідомлень.Фізичнийрівень стандартуІEEE 802.16займаєтьсябезпосередньоюдоставкоюпотоківданихміж БС іабонентськимистанціями. Усе-таки заподіяння,пов'язані ізформуванням структурцихданих, атакожкеруваннямроботоюсистемиІEEE 802.16,зважуються на канальномурівні.

>Спадний канал увипадкуFDD прироботі ізнапівдуплекснимиабонентськимистанціями.

>Устаткування стандартуІEEE 802.16створенещобформуватитранспортнесередовище длярізнихдодатків (>сервісів), тому перше заподіяння,розв'язуване вІEEE 802.16, –цемеханізмпідтримкирізноманітнихсервісівверхньогорівня.Розроблювачі стандартупрагнулистворити Єдиний для всіх протокол канальногорівня,незалежно відособливостейфізичного каналу. Цеістотноспрощуєзв'язоктерміналівкінцевихкористувачів ізміськоюмережеюпередачіданих –фізичносередовищапередачі врізних фрагментахWMANможуть бутирізні, але й структураданихєдина.

Малюнок 7 –Канальнийрівень стандартуІEEE 802.16

У одномуканаліможутьпрацювати (не одноразово)сотнірізнихтерміналівщебільшого числакінцевихкористувачів.Цимкористувачамнеобхідні самрізнісервіси (>додатки) – потоки голосу іданих ізтимчасовимподілом,з'єднання попротоколіІP,пакетна передачамови черезІP (>Voі) й т. п.Більше того,якістьпослуг (>Qo) шкірногоокремогосервісу неповиннезмінюватися прироботі черезмережіІEEE 802.16.

СтруктурноканальнийрівеньІEEE 802.16підрозділяється втричіпідрівня –підрівеньперетвореннясервісу CS,основнийпідрівеньCPS йпідрівеньзахисту P.S. Напідрівнізахистиреалізуютьсяфункції, щозабезпечуютькриптографічний захистданих ймеханізмиаутентифікації.

Напідрівеньперетвореннясервісувідбуваєтьсятрансформаціяпотоківданихпротоколівверхніхрівнів дляпередачі черезмережіІEEE 802.16. Для шкірного типудодатківверхніхрівнів стандартпередбачаєсвіймеханізмперетворення, але йпокиописані іувійшли вспецифікаціюІEEE 802.16 лише два – для роботи врежимі ATM й дляпакетноїпередачі.Підпакетноюпередачеюмають наувазідосить широкийнабірпротоколів,включаючиІP.Ціль роботи наCS-підрівні –оптимізаціяпереданихпотоківданих шкірногододаткаверхньогорівня.

Дляоптимізаціїтрансльованихпотоківпередбаченийспеціальниймеханізмвидаленняповторюванихфрагментівзаголовків PHS. Кожнапорціяданихскладається, узагальномувипадку, з заголовка і поляданих –фіксованихрозмірів для ATM (5 і 48 байт,відповідно) йдоситьдовільних припакетнійпередачі. Убагатьохвипадках заголовкипакетів іосередківмістятьповторювануінформацію,зайву притрансляції задопомогою протоколуІEEE 802.16.Механізм PHSдозволяєпозбутися відпередачінадлишковоїінформації: напередавальномукінціпакетидодатківвідповідно допевних правилперетворяться вструктуриданих канальногорівняІEEE 802.16, наприйомному –відновлюються.

На основномупідрівні канальногорівняформуютьсяпакетиданих (>MACPDU), котріпотімпередаються нафізичнийрівень йтранслюються через канал зв'язку. ПакетMACPDU (даліPDU)включає заголовок й поліданих (йогоможе і не бути), заякимможевипливатиконтрольна сумаCRC (Малюнок 8). ЗаголовокPDUзаймає 6 байт йможе бути двохтипів –загальний й заголовокзапитусмугипропущення.Загальний заголовоквикористається в пакетах, у якієприсутнім поліданих. Узагальному заголовкувказуєтьсяідентифікаторз'єднанняCІ, тип йконтрольна сума заголовка, атакож наводитисяінформація про поліданих. Заголовокзапитусмуги коли АС в БСвиділити чизбільшитиїйсмугупропущення вспадномуканалі. При цьому в заголовкувказуєтьсяCІ йрозмірнеобхідноїсмуги. Поляданих послезаголовківзісмуги бути неможе.

Малюнок 8 – Пакет канальногорівняІEEE 802.16


>Таблиця 1. Структура заголовкаMACPDU (відстаршого доменшогобітам)

Поле >Довжина (>біт)
Тип заголовка = 0 (ознаказагального заголовка) 1
Ознакашифрування поляданих 1
Тип поляданих 6
Невикористовується 1
ОзнаканаявностіCRC 1
>Індекс ключашифрування 2
Невикористовується 1
>Довжина пакета,включно заголовок (в байтах) 11
>Ідентифікаторз’єднанняCID 16
>Контрольна сума заголовкаg(D)=D8+D2+D+1 8

Поледанихможеміститипідзаголовки канальногорівня, щоуправляютьповідомлення івластиводанідодатківверхніхрівнів,перетворені наCS-підрівені. Устандарті описано тритипипідзаголовків канальногорівня –упакування,фрагментації ікеруваннянаданням каналу.

>Підзаголовокупакування –використається,якщо на поліданих одногоPDUутримуютьсякількапакетівверхніхрівнів;підзаголовокфрагментування –якщо,навпроти, один пакетверхньогорівнярозбитий натрохиPDU.Підзаголовоккеруваннянаданням каналупризначений,щоб АСповідомляла БСзмінусвоїх потреб усмузіпропускання (число байт увисхідномуканалі длявизначенняз'єднання,повідомлення пропереповненнявихідноїчерги в АС,вимога регулярногоопитування із боці БС дляз'ясуванняпотрібноїсмуги).

>Керуючіповідомлення –цеосновниймеханізмкеруваннясистемоюІEEE 802.16.Усьогозарезервовано 256типівкеруючихповідомлень, із них 30 описано встандартіІEEE 802.16.Описпрофілівпакетів,керування доступом,механізмикриптографічногозахисту,динамічна зміну роботисистеми і т.д. – усіфункціїкерування,запиту іпідтвердженняреалізуються черезкеруючіповідомлення.Розглянутівищекартивхідного/спаднихканалів (>UL-/DL-MAP)такожєкеруючимиповідомленнями. Форматкеруючихповідомленьпросте -й полі типуповідомлення (1 байт) й поліданих (>параметрів).

2.2Керуванняз'єднаннями вІEEE 802.16

>Ключовий момент устандартіІEEE 802.16 –цепоняття «>сервісного потоку» йпов'язані із нимпоняття «>з'єднання» і «>ідентифікаторз'єднання» (>CІ). Ос-кільки системаІEEE 802.16 –лишетранспортнесередовище,їїінфраструктурафактичноформуєкомунікаційніканали дляпотоківданихрізнихдодатківверхніхрівнів (>сервісів) – передачавідеоданих,АТМ-потоки,ІP-потоки, передачателефоннихмультиплексуванняпакетів типуE1 й т.д.Кожне із такихдодатківмають своївимоги дошвидкостіпередачі,надійності (>якостіобслуговування),криптозахисту і т.д.Відповідно, йдані шкірногододатка вартопередавати черезтранспортнесередовище ізурахуваннямцієїспецифіки.Сервісним потоком устандартіІEEE 802.16називаєтьсяпотікданих,пов'язаний ізпевнимдодатком.

У цьомуконтекстіз'єднання –цевстановленнялогічного зв'язку наканальнихрівнях напередавальній йприйомнійстороні дляпередачісервісного потоку.Кожномуз'єднаннюпривласнюється 16-тирозряднийідентифікаторCІ, ізяким однозначнозв'язані тип й характеристикиз'єднання. В частности, позапитінадання/змінисмугипропущення із боці АСбазовастанціястазурозуміє, ізякимсервісним потокоммаєсправу й котріумовипередачійомупотрібно забезпечити. Так припочатковійініціалізації вмережікожної АСпризначається триCІ дляслужбовихповідомленьтрьохрівнів.Принципово, що один АСможевстановлюватибезлічрізнихз'єднань зрізнимиCІ.Характерний приклад – колизв'язок великогоофісу ізтелекомунікаційнимвузломорганізована системоюІEEE 802.16. У цьомувипадку один АС вофісіможе підгримуватизовсімрізнідодатки –телефонію,телебачення, доступ вІнтернет і урозподіленукорпоративнумережу і т.д.Кожне зцихдодатківвисуває своївимоги доQo йшвидкостіпередачі, котріпотрібнозадовольнити. ЗадопомогоюCІбазовастанціядовідається, зчиммаєсправу, йнадаєнеобхідний ресурс.

Неменшважливим длярозумінняідеологіїІEEE 802.16є принципнадання доступу до каналу позапиті (>DAMA).Жодна АС неможенічогопередавати,крімзапитів нареєстрацію інадання каналу,поки БС не дозволитиїй цого –тобтовідведечасовийінтервал увисхідномуканалі іукаже йогорозташування вкартіUL-MAP.Абонентськастанціяможезапитувати якпевнийрозмірсмуги вканалі, то йпросити прозміну уженаданогоїй канального ресурсу.

СтандартІEEE 802.16передбачає дварежиминадання доступу – для шкірногоокремогоз'єднання (>GPC) й для всіхз'єднаньпевної АС (>GPSS). РежимGPSSобов'язковий для всіхпристроїв удіапазоні 10–66Ггц. Вочевидь, щопершиймеханізмзабезпечуєбільшугнучкість,однакдругийістотноскорочуєобсягслужбовихповідомлень йвимагаєменшоїпродуктивності відапаратури.

>Запитиможуть бути як непланові то йпланованими, для БС. Упершомувипадкузапитиреалізуються задопомогоюпакетів, щоскладаються з заголовказапиту,переданих наконкурентнійоснові вспеціальновиділеному їмінтервалівисхідного каналу. Процедураплановихзапитівсмуги увисхідномуканаліназиваєтьсяопитуванням – БС як біопитує АС проїхніпотреби. Реальноцеозначає, щобазовастанціянадаєконкретної АСінтервал дляпередачізапиту пронаданнясмуги,тобтоніякоїконкуренції уже немає.

>Опитуванняможе бути в «реальномучасі» –інтервали длязапитунадаються АС з тім жперіодом, ізяким унеїможевиникнути потреба взміні умів доступу (>наприклад, укожномукадрі).Цей режимзручний длядодатків, колипакетиданихвипливають зфіксованимперіодом, але йїхнійрозмір нестабільний (>наприклад,відео-MPEG).Іншийваріантопитування – поза «>реальним годиною». У цьомувипадку БСнадає АСінтервал длязапитутакожперіодично, але йцейперіодістотно понад –наприклад, 1 з.Характернийдодаток, дляякогоефективнийцеймеханізм, –FTP-протокол.

Длядодатків, у якіперіодичність йрозмірпакетівфіксовані (>наприклад, утелефонії шинаE1),передбачениймеханізм доступу до каналу безвимоги (>UGS). У цьомувипадку БС ззаданимперіодомнадає АС дляпередачіданихінтервалифіксованогорозміру, щовідповідаютьшвидкості потокуданих.Якщо вході роботи АСпотрібнозмінитиумови доступу, вонаробитьце задопомогоюспеціальногоMAC-підзаголовкакеруваннянаданням каналу. У цьомупідзаголовкуєспеціальний прапор «>опитай мене»,установившиякий, АС в БСінтервал длязапитуновоїсмуги.Істотно, що взгаданомупідзаголовкуєспеціальнийбітіндикаціїпереповненнявихідного буферапередавача АС, що приводити довтратиданих. БСможевідреагувати напояву цого сигналу,наприклад,збільшившисмугу дляданої АС.

2.3 СтандартІEEE 802.16–2004

>СтандартигрупиІEEE 802.16 включали триосновнихдокументи –властиво стандартІEEE 802.16–2001, щоописуєзагальніпринципимережі йзосереджуються надіапазоні 10–66ГГЦ, й двадоповнення –ІEEE802.16c-2002 (>особливості роботи вдіапазоні 10–66ГГЦ) йІEEE802.16a-2003 –мережі вдіапазоні 2–11Ггц.Всі тридокументи –ІEEE 802.16–2001,ІEEE802.16a іІEEE802.16c –фактично являли собоюнабірвиправлень йдоповнень до базового стандартуІEEE 802.16.Зрозуміло,працювати зтрьома документамизамість одногонезручно.Крім того,відразу ж послепублікаціїстандартів стализ'являтисячисленнівиправлення ідоповнення.

>Врахуваннявиправлення ідоповнення взяла у собіробоча групаІEEE802.16d.Безпосередньо пороботізістворенняєдиного документа, ізурахуванням всіхвиправлень вон приступила із 11вересня 2003 року. 24червня 2004 року бувофіційнозатвердженийновий стандарт –ІEEE 802.16–2004, щозаміняє собоюдокументиІEEE 802.16–2001,ІEEE802.16c-2002 іІEEE802.16a-2003. Дата йогопублікації – 1жовтня 2004 року.

>Новий документ –цекомпіляція ужеіснуючихстандартів,однак іздоситьсерйознимизмінами іуточненнями в окремих розділах.Головним чином смердотіторкнулися глав, що входилираніше вІEEE802.16a. Стандартописуєпринципипобудовимережрегіонального масштабу вдіапазонах до 66ГГЦ –точніше, їхніфізичний йканальнийрівні. Для цого передбаченеп'ятьрежимів (>таблиця 2). З них лишеWіrelessMAN-SCпризначений для роботи вдіапазоні 10–66Ггц.Вінорієнтований намагістральнімережі («>точка-точка», «>точка-багатоточка»), щопрацюють урежиміпрямоївидимості, ізтиповимишвидкостями потокуданих 120Мбіт/с йшириною каналу порядку 25 МГц. Цефактично описів удокументіІEEE 802.16–2001 радіоінтерфейс широкосмугового доступу ізмодуляцієюоднієїнесучої на канал (>SC), щорозглядавсявище.

>Таблиця 2.Основнірежимі встандарті IEEE 802.16–2004

Режим >Частотнийдіапазон, ГГц >Опції Методдуплексування
>WirelessMAN-SC 10–66 >TDD/FDD
>WirelessMAN-SCa <11 >AAS/ARQ/STC >TDD/FDD
>WirelessMAN-OFDM <11 >AAS/ARQ/STC/Mesh >TDD/FDD
>WirelessMAN-OFDMA <11 >AAS/ARQ/STC >TDD/FDD
>WirelessHUMAN <11
Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація