2.6 Ieee 802.16-2004 стандарты

IEEE 802.16 тобының стандарттары үш негізгі құжаттарды қосты – желінің жалпы принциптерін сипаттайтын және 10-66 ГГц диапазонда шоғырланатын IEEE 802.16-2001 стандарты, және екі қосымша - IEEE 802.16c-2002 (10-66 ГГц диапазонда жұмыс істеу ерекшеліктері) және IEEE 802.16a-2003 - 2-11 ГГц диапазондағы желілер. Барлық үш құжат - IEEE 802.16-2001, IEEE 802.16a және IEEE 802.16c – факт бойынша IEEE 802.16 базалық стандарттың жөндеулер мен толықтырулардың жиынтығы. Әрине бір құжаттың орнына үш құжатпен жұмыс істеу қолайсыз. Одан басқа, стандартты жариялағаннан кейін көп жөндеулер мен толықтырулар пайда бола бастады.

Жөндеулер мен толықтыруларды есепке алу еңбегін IEEE 802.16d тобы өзіне алды. Барлық жөндеулерді есепке алып, бір құжатты құрастыру жұмысына 2003 жылдың 11 қыркүйегінде кірісті. Бір жыл өтпей 2004 жылдың 24 маусымында IEEE 802.16-2001, IEEE 802.16c-2002 және IEEE 802.16a-2003 құжаттарын алмастыратын - IEEE 802.16-2004 жаңа стандарты ресми бекітілді. Оның жарияланған күні – 2004 жылдың 1 қазаны.

2.6.1 IEEE 802.16-2004 стандарттың құрылымы және ерекшеліктері

Жаңа құжат – бұл бар стандарттардың компиляциясы, бірақ жеке бөлімдердегі тиянақты өзгертулермен және нақтылаулармен. Басты түрде олар бұрын IEEE 802.16a стандартына кірген бөлімдерге тоқталды. Стандарт 66 ГГц диапазондағы аймақтық масштабтағы желілердің құрылу принциптерін сипаттайды – дәлірек, олардың физикалық және каналдық деңгейлерін. Ол үшін бес режим қарастырылғанм (2.3 кестені қара). Олардың ішінде тек қана WirelessMAN-SC 10-66 ГГц диапазондағы жұмысқа арналған. Ол жылдамдығы 120 Мбит/с болатын мәліметтер ағынымен және шамамен 25 МГц болатын каналдың енімен тура көрінім режимінде жұмыс істейтін (өйткені шағылысу кезінде жоғары жиілікті сигналдардың өшуі өте үлкен) магистральді желілеріне («нүкте-нүкте», «нүкте-көпнүкте») бағытталған. Бұл IEEE 802.16-2001 құжатында сипатталған жоғарыда қарастырылған, каналға бір тасушысы бар (SC) модуляциямен кеңжолақты қолжетімділіктің радиоинтерфейсі.

Кесте 2.3 − IEEE 802.16 стандарттағы негізгі режимдер

Режим	Жиіліктік диапазон	Опциялар	Дуплекстеу әдісі
WirelessMAN-SC	10-66 ГГц		TDD/FDD
WirelessMAN-SCa	<11 ГГц	AAS/ARQ/STC/256- QAM	TDD/FDD
WirelessMAN- OFDM	< 11 ГГц	AAS/ARQ/STC/Mesh	TDD/FDD
WirelessMAN-OFDMA	<11 ГГц	AAS/ARQ/STC	TDD/FDD
WirelessHUMAN	<11 ГГц	DFS/AAS/ARQ/Mesh/STC	TDD

Қалған режимдер 11 ГГц төмен диапазондар үшін өндірілген. Олардың біреуі - WirelessMAN-SCa – бұл «төмен жиілікті» WirelessMAN-SC варияциясы (қосымша механизмдердің тізімімен, жеке 256-позициялы квадраттық 256-QAM модуляция). Басқа, WirelessHUMAN, лицензиясыз диапазондардағы жұмыс үшін арналған (США және Европа). Алайда, қалған екі режим - WirelessMAN-OFDM және WirelessMAN-OFDMA – бұл IEEE 802.16-2001 қатысты принципиалды жаңа әдістер, және оларға біз ерекше назар аударамыз.

Белгілейміз, 11 ГГц-тен төмен диапазондағы барлық режимдер үш сипаттамалық бөлшектер бар – бұл қайта таратудың автоматты сұранысының механизмдері (ARQ), адаптивті антенналық жүйелермен жұмыстың қолдауы (AAS) және AAS жұмысы кезінде кеңістіктік-уақыттық кодтау (STC). Одан басқа орталықтандырылған «нүкте-нүкте» архитектурасынан басқа, 11 ГГц-тен төмен диапазонда Mesh-желісінің архитектурасының қолдауы қарастырылған. Факт бойынша Mesh-желісі IEEE 802.11 стандарттың ad-hoc-желісінің аналогы болып табылады. Егер жаңа IEEE 802.16a құжатта 2-11 ГГц диапазоны туралы әңгіме жүрсе, онда жаңа стандартта төменгі шек нақты айтылмайды.

Стандарттың тағы да бір ерекшелігі – WirelessHUMAN режимі. Осы режимнің негізгі айырмашылы – бұл тек уақыттық дуплекстеуді, жиіліктің динамикалық бөліну режимін (DFS) және жиілікті каналдардың өтпелі нөмірлену механизмін қолдану. Алайда Ресейде (Белоруста да) гигагерцтік облыста лицензиясыз диапазондар жоқ болғандықтан және сондай тәріздес ештене болмайды, берілген режимге толықтай тоқталмаймыз.

Негізінен, IEEE 802.16-2004 стандартында қызмет көрсету сапасына (QoS) көңіл көп бөлінген, сондай-ақ мәліметтерді қорғау және қосылу механизміне. IEEE 802.16 негізінен лицензиялы диапазондардағы жұмысқа бағдарланғанын, сондай-ақ оның фактілік жалпы әлемдік танылуын (Европада ол HiperMAN атымен ETSI қабылданды) және құрылғының жетекші өндірушілердің (WiMAX Forum-ға бірлескен) қолдауын ескере отырып, үлкен сенімділікпен жақын жылдарда бізді «сымсыз революция» жаңа толқыны күтетінін болжауға болады.

2.6.2 IEEE 802.16-2004 каналдық деңгейі

IEEE 802.16 стандарты физикалық және каналдық деңгейлердегі жұмысты регламенттейді. Жоғарғы деңгейлердегі хаттамаларды (ATM, IP және т.б.) қолдау үшін «сервисті түрлендіру» кіші деңгейі қарастырылған, оның процедураларының негізгі тапсырмасы - IEEE 802.16 желісі арқылы олардың тиімді таралу үшін мәліметтер типін анықтау және классификациялау. Хабарланатын ағындардың оптимизациясы үшін PHS пакеттердің тақырыптамасының және жоғары деңгейлердің ATM-ұяшықтардың қайталанатын фрагменттерінің жойылу механизмі қарастырылған. PHS механизмі артық ақпараттың таралуынан құтылуға көмектеседі: таралатын соңында анықталған ережелерге сәйкес қосымшалардың пакеттері IEEE 802.16 каналдық деңгейдің мәліметтер құрылымына түрленеді, қабылданатын жақта – қалпына келеді.

IEEE 802.16 желілердегі барлық мәліметтер ағыны – бұл пакеттердің ағыны. Арналық деңгейдің негізгі кіші деңгейінде мәліметтер пакеттері (MAC PDU) қалыптасады, кейін олар физикалық деңгейге беріліп, физикалық пакеттерге инкапсулируются және байланыс арнасы арқылы хабарланады. PDU пакеті тақырыптаманы және мәліметтер өрісін (ол болмауы да мүмкін) қосады, одан кейін CRC бақылау соммасы жүруі мүмкін. PDU тақырыптамасы 6 байт орын алуы мүмкін және екі типті болуы мүмкін – жалпы және өткізгіш жолағының сұраныс тақырыптамасы. Жалпы тақырыптама мәліметтер өрісі бар пакеттерде қолданылады. Осы тақырыптамада байланыс идентификаторы (CID), типі және тақырыптаманың бақылау соммасы көрсетіледі, сондай-ақ мәліметтер өрісінде тақырыпшалардың және ARQ хабарламалардың бар болуы туралы ақпарат беріледі.

Жолақты сұрау бастамасы (6 байт) АС БС-дан бәсеңдейтін каналда оған өткізгіштік жолағын бөлуін немесе үлкейтуін сұраған кезде қолданылады. Осында, бастамада CID және қажет жолақтың өлшемі (байттарда, физикалық пакеттердің ескертуінсіз) көрсетіледі. Жолақты сұрау бастамадан кейін мәліметтер өрісі жоқ.

Мәліметтер өрісі қосады: МАС тақырыпшаларын, басқаратын хабарламаларды және CS-кіші деңгейде түрленген жоғарғы деңгейлердің жеке мәліметтер қосымшаларын. МАС-тақырыпшалары бес түрлі болуы мүмкін – орама, фрагментация, каналды берумен басқару, сондай-ақ Mesh-желісінің тақырыпшалары және жылдам кері байланыс каналының тақырыпшалары.

Басқаратын хабарламалар - IEEE 802.16 жүйесімен басқаратын негізгі механизм. Барлығы басқаратын хабарламалардың 256 түрі резервіленген, оның тек 48-і қолданылады. Басқаратын хабарламалардың форматы өте қарапайым – хабарлама түрінің өрісі (1 байт) және еркін ұзындықты мәліметтер (параметрлер) өрісі.

Арнаға қолжетімділік алдын ала сұрау бойынша тек қана базалық станциямен беріледі. АС-ң бастапқы инициализациясы және арна сұранысы ол үшін арнайы бөлінген уақыттық интервалдарда бәсекелестік қолжетімділік механизмінің негізінде өтеді. БС АС-ға уақыт және мәліметтер типінен және басымдылықтан тәуелді арналарға қолжетімділіктің ұзақтығын тағайындайды. Нақты АС-ң каналдық ресурсы БС жағынан сұрау (поллинг) арқылы немесе кезекті мәліметтер тарату кезінде АС жағынан арнайы басқаратын хабарламалар арқылы өзгеруі мүмкін. Көріп отырғанымыздай IEEE 802.16-2002 және IEEE 802.16 стандарттарындағы айырмашылық арналық деңгейлерде аса үлкен емес.