Cети и системы радиосвязи и средства их информационной защиты
..pdf
271
МАС. Увеличение или уменьшение требований к полосе необходимо для всех сервисов кроме соединений с постоянной скоростью передачи (например, несжимаемый UGS). Полоса таких соединений не может быть изменена с момента формирования до ликвидации. Требования к сжимаемым UGS, таким как каналированным Т1, могут варьироваться в зависимости от трафика.
Когда SS нужно запросить полосу для конкретного соединения с ВЕ диспетчеризацией, она посылает сообщение BS, содержащее требование немедленного соединения
DAMA (Demand Assigned Multiple Access). QoS соединения определяется в процессе фор-
мирования и обеспечивается BS.
Для получения нужной полосы восходящего канала SS использует запросы, направляемые ею к BS. Так как профайл восходящего канала может меняться динамически, все запросы полосы должны выражаться в байтах, которые необходимы для передачи МАС-заголовка и поля данных, но не должны учитывать издержки физического уровня. Такие запросы могут быть посланы в период запроса IE или любого кластера предоставления данных типа IE.
Взависимости от характера запроса полосы существует два режима работы SS:
GPC (Grant per Connection) и GPSS (Grant per Subscriber Station). В первом случае BS пре-
доставляет полосу конкретно каждому соединению, в то время как во втором случае полоса предоставляется всем соединениям SS. В последнем случае (GPSS) можно использовать меньшую суммарную полосу пропускания, а продвинутая SS может перераспределять полученную от BS полосу. Такой алгоритм удобен для решения задач реального времени, когда требуется более быстрый отклик.
Опрос (polling) является процессом, с помощью которого базовая станция резервирует SS полосу. Это резервирование может быть для отдельной SS или группы станций. Резервирование для группы соединений и/или SS в действительности определяет информационный элемент (IE) соединения при запросе полосы. Заметим, что опрос осуществляется для соединений или для SS. Полоса всегда запрашивается на основе CID, а резервирование полосы осуществляется для соединения (режим GPC) или для SS (режим GPSS).
Когда SS опрашиваются индивидуально, никакого сообщения не посылается, просто производится резервирование для SS в восходящем канале, достаточное для реагирования на запросы полосы. Если SS не нуждается в полосе, она возвращает байт 0xFF. Станции SS, работающие в режиме GPSS, при наличии активного UGS-соединения с достаточной полосой, индивидуально опрашиваться не будет, если только они не выставили бит PM (Poll Me) в заголовке пакета UGS-соединения. Это экономит полосу на опросе всех SS.
Если имеется недостаточная полоса пропускания для индивидуального опроса неактивных SS, некоторые SS могут опрашиваться в составе мультикаст-групп или с привлечением широковещательного опроса Определенные CID зарезервированы для мульти- каст-групп и для широковещательных сообщений.
МАС-протокол поддерживает несколько дуплексных технологий. Выбор дуплексной техники может повлиять на определенные параметры уровня PHY, а также на перечень поддерживаемых возможностей. На МАС-уровне поддерживаются кадровые и бескадровые спецификации PHY. Для бескадрового режима PHY интервала диспетчеризации выбираются МАС. При бескадровой FDD PHY восходящий и нисходящий каналы размещаются на разных частотах, так что каждая SS может осуществлять прием и передачу одновременно. Оба эти канала не используют фиксированной длины кадров. В такой системе нисходящий канал находится всегда во включенном состоянии, и все SS слушают его. Трафик передается широковещательно, используя мультиплексирование по времени (TDM). В восходящем канале применяется режим мультиплексирования TDMA (Time Division Multiple Access).
Вкадровой (кластерной) системе FDD (Frequency Division Duplex) восходящий и нисходящий каналы размещаются на разных частотах, а нисходящие данные передаются в
274
Рис. 9.16. Структура субкадра нисходящего канала для FDD
Рис. 9.17. Структура субкадра нисходящего канала для TDD
275
Рис. 9.18. Структура субкадра нисходящего канала для FDD
Возможность передачи определяется наличием свободного минидомена, который может быть использован SS для передачи сообщений или данных. Число возможностей передачи связано с конкретным информационным элементом (IE), размером интервала и объемом передачи.
BS контролирует восходящий канал с помощью сообщений UL-MAP и определяет, какие из минидоменов являются объектами столкновений. Столкновения могут произойти
впериоды установления соединения и при запросах, определяемых их IE. Потенциальные столкновения при запросах зависят от CID в соответствующих IE.
Когда SS имеет данные для передачи и хочет войти в процесс разрешения конфликтов, она устанавливает исходное значение ширины окна отсрочки равным отсрочке начала запроса в сообщении UCD. SS случайным образом выбирает число в пределах окна отсрочки. Это случайное число указывает на разрешенное число попыток передачи, которые SS должна пропустить до начала посылки. SS рассматривает только допустимые возможности передачи, которые определяются IE запроса в сообщениях UL-MAP. Каждый IE может содержать много конфликтных возможностей передачи.
ID канала используется в процессе диспетчеризации для идентификации ресурсных запросов и откликов. Так как такие сообщения являются широковещательными, узлыполучатели могут определить порядок использования как ID узла отправителя в сеточном подзаголовке, так и ID канала в поле MSH-DSCH. Структура ID соединения (CID) описана
втаблице 9.37.
Таблица 9.37. Структура CID для сеточного режима
|
Синтаксис |
|
|
Размер |
|
|
Описание |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CID { if(Xmt Link ID == 0xFF) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
{Logical Network ID} |
8 |
бит |
|
0х00: широковещательно |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
else |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0х0 MAC управление |
|
|
Type |
2 |
бита |
|
0х1 IP |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0x2-0x3 зарезервировано |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Назначение
Сеточный подзаголовок. 1 = присутствует; 0= отсутствует
ARQ Feedback Payload (поле данных обратной связи)
Подзаголовок фрагментации. 1=присутствует; 0=отсутствует.
Подзаголовок упаковки. 1=присутствует; 0=отсутствует.
Синтаксис
277
FSN |
3 бита |
Порядковый номер текущего SDU фрагмента. Это поле инкрементирует- |
|
ся на 1 (по модулю 2048) для каждого фрагмента, содержащего SDU. |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Зарезервировано |
3 бита |
|
|
|
|
|
Формат подзаголовка упаковки представлен в таблице 9.39.
Таблица 9.39 Формат подзаголовка упаковки
|
Синтаксис |
|
|
Размер |
|
|
Пояснения |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подзаголовок упаков- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ки() { |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Индицирует состояние фрагментации поля данных: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 = фрагментации нет |
|
FC |
|
|
2 бита |
|
|
01 = последний фрагмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 = первый фрагмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 = промежуточный фрагмент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
if(Type бит является |
|
|
|
|
|
См.табл. 2 |
|
|
Extended) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FSN |
|
|
3 бита |
|
|
Порядковый номер текущего SDU фрагмента. Это поле инкрементируется |
|
|
|
|
|
|
на 1 (по модулю 2048) для каждого фрагмента, содержащего SDU. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
else |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FSN |
|
|
3 бита |
|
|
Порядковый номер текущего SDU фрагмента. Это поле инкрементируется |
|
|
|
|
|
|
на 1 (по модулю 2048) для каждого фрагмента, содержащего SDU. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина |
|
|
11 бит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если бит ARQ обратной cвязи в поле type МАС-заголовка =1, в поле данных транспортируется ARQ-отклик. Если используется упаковка, то он является первым упакованным полем данных.
Формат сеточного подзаголовка представлен в таблице 9.40.
Таблица 9.40 Формат сеточного подзаголовка
Синтаксис |
Размер |
Пояснения |
Подзаголовок сетки() { |
|
|
|
|
|
|
|
Xmt Node ID |
|
16 бит |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9.41 Сообщения управления уровня МАС |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Код ти- |
|
|
Название сообще- |
|
|
Описание сообщения |
|
|
Соединение |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
па |
|
|
ния |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
|
|
ARQ-Feedback |
|
|
ARQ обратная связь для изолированной системы |
|
Базовое |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
34 |
|
|
ARQ-Discard |
|
|
Сообщение отмены ARQ |
|
Базовое |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
35 |
|
|
ARQ-Reset |
|
|
Сообщение сброса ARQ |
|
Базовое |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
36 |
|
|
REP-REQ |
|
|
Запрос канальных измерительных данных |
|
Базовое1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
278 |
|
|
|
|
|
|
37 |
REP-RSP |
Отклик на запрос канальных измерительных дан- |
Базовое |
|
ных |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
39 |
MSH-NCFG |
Конфигурации сети |
Широковещательное |
|
|
|
|
|
|
40 |
MSH-NENT |
Вход в сеточную сеть |
Базовое |
|
|
|
|
|
|
41 |
MSH-DSCH |
Распределенное расписание сетки |
Широковещательное |
|
|
|
|
|
|
42 |
MSH-CSCH |
Централизованное расписание для сетки |
Широковещательное |
|
|
|
|
|
|
43 |
MSH-CSCF |
Конфигурирование централизованного расписания |
Широковещательное |
|
для сетки |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
44 |
AAS-FBCK-REQ |
Запрос обратной связи AAS |
Базовое |
|
|
|
|
|
|
45 |
AAS-FBCK-RSP |
Отклик обратной связи AAS |
Базовое |
|
|
|
|
|
|
38, 46- |
Зарезервировано |
|
|
|
|
|
|||
255 |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
Во время AAS части кадра сообщения DL-MAP, UL-MAP, DCD, UCD и CLK-CMP должны посылаться с использованием базового CID.
AAS - Adaptive Antenna System.
Всеточном (Mesh) режиме узел-кандидат на регистрацию генерирует сообщения REG-RSP, включающие следующие параметры:
SS MAC-адрес (SS - Subscriber Station)
Версия MAC (используемая в узле-кандидате)
HMAC Tuple (дайджест сообщения, вычисленный с помощью HMAC_KEY_U) Сообщение REG-REQ может, кроме того, содержать следующие параметры:
IP-версия
Возможности кодирования SS Идентификатор поставщика кодировщика
Всеточном режиме при регистрации узел генерирует REG-RSP сообщения, содержащие следующие параметры:
Node ID (идентификатор узла)
MAC Version (MAC-версия, используемая в сети)
HMAC Tuple (дайджест сообщения, вычисленный с помощью HMAC_KEY_D) Сообщение REG-RSP может, кроме того, содержать следующие параметры:
IP-версия
Возможности кодирования SS. Возможности, указанные в REG-RSP, не устанавливаются выше того, что указано в REG-REQ.
Оборудование.
Здесь надо сразу сказать, что, т.к. стандарты 802.16 относительно молодые, ассортимент оборудования, представленного сегодня на рынке не так велик, как для стандарта 802.11. В России же, которую никак нельзя назвать передовой страной в этой области, дела обстоят ещѐ хуже.
Кслову, первые образцы сертифицированного WiMAX-оборудования появились не
впервой половине 2005 года, как ожидалось, а лишь к концу. Это произошло по двум причинам. Во-первых, некоторым производителям микросхем для оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя, не удалось уложиться в намеченные сроки разработки. Во-вторых, WiMAX Forum потребовалось больше времени на оснащение лаборатории и формирование рабочей группы по тестированию оборудования.
279
Кроме того, как известно, российскими операторами беспроводных сетей передачи данных (БСПД) широко используется оборудование Wi-Fi, и никто не торопится его менять. Ускоренный вывод его из эксплуатации ожидается только в Москве и, возможно, в Петербурге, где бурный рост неофициальных сетей этого стандарта не позволяет предоставлять услуги даже с минимальным качеством. В остальных регионах диапазон 2,4 ГГц еще полностью или в основном свободен от неофициальных сетей, а по стоимости оборудование 802.11b остается вне всякой конкуренции и более того продолжает дешеветь.
В качестве примера рассмотрим систему MicroMAX SOC 5.8, предназначенную для построения базовых станций (БС) беспроводных сетей WiMAX в диапазоне частот 52505850 МГц. Оборудование работает в режиме Time Division Duplex и соответствует стан-
дарту IEEE 8021.16-2004.
Оборудование имеет архитектуру System On a Chip (SOC) на базе чипсета стандар-
та IEEE802.16-2004 производства Sequans.
Базовая станция состоит из внутреннего блока Small Data Adaptor SDA-4S (Release
3.0) или MicroMAX-SOC BSDU и внешнего блока Base Station Radio (BSR). Система
MicroMAX в комплектации BSR - SDA является односекторной standalone БС малого класса и ориентирована на применение в пригородах и сельской местности в местах с невысокой плотностью абонентов, а также при построении корпоративных сетей. Система MicroMAX в комплектации BSR - BSDU является шести секторной БС среднего класса и ориентирована на применение в городах и пригородах.
Base Station Radio |
Small Data Adaptor |
Рис. 9.19. Внутренний блок Small Data Adaptor и внешний блок Base Station Radio
В БС Release 3.0 каждый BSR имеет собственный SDA. BSR имеет два варианта исполнения. В первом варианте BSR оснащается интегрированной 60 град секторной антенной. Во втором варианте BSR имеет разъем N-типа для подключения внешней секторной или всенаправленной антенны.
Внутренний блок SDA – 4S имеет четыре интерфейса 10/100 BT и DB-15 коннектор для подключения к BSR через адаптер DB-15- RJ-45.
Внутренний блок MicroMAX-SOC BSDU имеет интерфейс 100 BT и оснащен шестью радио интерфейсами для подключения шести BSR и соответвенно 6 секторных антенн.
BSR также имеет DB-15 коннектор для подключения к SDA (BSDU) через адаптер
DB-15- RJ-45.
Каждый блок BSR может одновременно обслуживать до 256 абонентов. Устройство MicroMAX SOC работает в качестве коммутатора (бриджа) 2-го уровня.
Управление устройством MicroMAX SOC осуществляется через Web броузер. Под-
держивается SNMP v.2. Имеются WiMAX MIB draft 1, а также Airspan MIB.