Системы радиосвязи и сети телерадиовещания.-2

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 мультикаст-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 виде кластеров (bursts). Для обоих направлений обмена используются кадры фиксированной длины. Это помогает использовать разные типы модуляции. При этом могут применяться полнодуплексные и полудуплексные SS.

Врежиме TDD (Time Division Duplexing) восходящий и нисходящий каналы используют одну и ту же частоту. TDD-кадр имеет фиксированную длительность и содержат субкадры для восходящего и нисходящего каналов. Кадр делится на целое число физических доменов (PS-slots), которые помогают легко поделить полосу. Работа системы

врежиме TDD и структура TDD-кадра показана на рис. 9.11.

Рис. 9.11. Структура TDD кадра

Синхронизация восходящего канала базируется эталонных временных метках восходящего канала, которые задаются счетчиком, инкрементируемым в 16 раз чаще, чем частота PS. Это позволяет часам SS быть хорошо синхронизованными с BS.

В случае бескадрового PHY сообщение привязки (DL-MAP) транслирует широковещательно временную метку всем SS. Эта метка BS используется для подстройки часов всех станций клиентов. После того как временная метка BS или SS достигает максимального значения 229-1, она принимает значение нуль и продолжает инкрементироваться.

Карта резервирования полосы восходящего канала использует в качестве модулей минидомены (minislot). Размер минидомена определяется как число физических доменов PHY PS и содержится в дескрипторе восходящего канала. Один минидомен содержит n PS, где n целое число из интервала 0-255.

Информация в DL-MAP относится к текущему кадру, то есть к кадру, в котором она доставлена. Информация, доставляемая в UL-MAC, относится к временному интервалу, начинающемуся в момент резервирования (измеряется от начала поученного кадра и до конца последнего зарезервированного минидомена). Пустые IE указывают на паузы в передаче по восходящему каналу. Станции SS не могут осуществлять передачу в это время. Данный вид синхронизации используется как для TDD, так и для FDD. Вариант TDD показан на рис. 9.12, а вариант FDD на рис. 9.13.

Рис. 9.12. Максимальное время релевантности управляющей информации PHY и MAC

(TDD)

Рис. 9.13. Максимальное время релевантности управляющей информации

PHY и MAC (FDD)

В бескадровых системах PHY DL-MAP содержит только временные метки восходящего канала и не определяет, какую информацию следует передавать. Все SS постоянно ищут нисходящий сигнал для любого сообщения, которое к ним адресовано. Сообщение UL-MAP содержит временную метку, которая указывает на первый минидомен, который определяет мэпинг. Задержка от конца UL-MAP до начала первого интервала в восходящем канале определенная таблицей соответствия, будет больше максимума RTT плюс время обработки, необходимое SS (см. рис. 9.14).

Рис. 9.14. Временная релевантность UL-MAP информации (бескадровое FDD)

Структура субкадра нисходящего канала для TDD показана на рис. 9.15, то же для

FDD - на рис. 9.16.

Рис. 9.15. Структура субкадра нисходящего канала для TDD

Рис. 9.16. Структура субкадра нисходящего канала для FDD

Рис. 9.17. Структура субкадра нисходящего канала для TDD

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 в периоды 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 ULMAP. 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 в таблице 9.37.

Таблица 9.37. Структура CID для сеточного режима

Поле Приоритет/Класс определяет класс сообщения.

Поле Приоритет отбрасывания определяет вероятность отбрасывания сообщения в случае перегрузки.

Значение поля Xmt Link ID присваивается узлом отправителем каналу до узла приемника.

Может присутствовать четыре типа подзаголовков. Подзаголовки PDU (сеточный, фрагментации и управления предоставлением доступа) могут размещаться в PDU MAC

сразу после общего заголовка МАС. Если присутствуют подзаголовки фрагментации и управления предоставления доступа, последний должен быть первым. Если имеется сеточный заголовок, он всегда размещается первым. В таблице 9.38 представлен формат подзаголовка фрагментации.

Формат подзаголовка упаковки представлен в таблице 9.39.

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

Подзаголовок сетки() {

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 ещё 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.

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,

вПетербурге, 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 стандарту IEEE 8021.16-2004.

Оборудование имеет архитектуру System On a Chip (SOC) на базе чипсета стандарта 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.

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.

Поддерживается SNMP v.2. Имеются WiMAX MIB draft 1, а также Airspan MIB.