
- •Оглавление
- •Перечень сокращений
- •Введение
- •1. Общие принципы построения сетей WiMAX
- •1.1. Стандарты IEEE 802.16. Форум WiMAX
- •1.2. Сетевой уровень систем WiMAX
- •1.2.1. Архитектура сетей WiMAX IEEE 802.16
- •1.2.2. Базовая модель сетей WiMAX IEEE 802.16-2009
- •Рис. 1.5. Базовая модель сети WiMAX
- •Рис. 1.7. Модель взаимодействия сетей доступа и сетей подключения различных провайдеров
- •Рис. 1.8. Модель взаимодействия операторов сервисных сетей WiMAX IEEE 802.16, сетей доступа и абонентов
- •1.2.4. Качество обслуживания в сетях WiMAX IEEE 802.16-2009
- •1.2.5. Специальные службы WiMAX
- •1.3. Вид сигналов в системах WiMAX. Сигналы с OFDM
- •1.3.1. Временные характеристики сигналов с OFDM
- •1.3.2. Спектральные характеристики случайной последовательности сигналов с OFDM
- •1.3.3. Полоса занимаемых частот и спектральные маски сигналов c OFDM
- •1.3.4. Формирование сигналов с OFDM
- •1.3.5. Прием сигналов с OFDM
- •1.4. Многоантенные системы передачи данных MIMO
- •1.4.1. Актуальность применения технологии MIMO
- •1.4.2. Основные понятия. Схемы передачи. Стратегии приема
- •1.4.3. Пространственно-временное кодирование
- •1.4.4. Пространственно-временное блочное кодирование. Схема Аламоути
- •1.5. Вопросы для самопроверки
- •2. Физический уровень сетей WiMAX
- •2.1. Сигнал физического уровня. Основные параметры
- •2.2. Структура кадра
- •2.2.2. Структура кадра в режиме временного дуплекса
- •2.2.3. Структура преамбулы
- •2.2.4. Сообщения DLFP и FCH
- •2.3. Группирование частот в логические подканалы
- •2.3.1. Зона с PUSC в нисходящем канале
- •2.3.2. Зона c PUSC в восходящем канале
- •2.4. Модуляция и кодирование
- •2.4.1. Скремблирование
- •2.4.2. Помехоустойчивое кодирование
- •2.4.3. Перемежение
- •2.4.4. Манипуляция
- •2.4.5. Кодирование повторением
- •2.4.6. Поддержка HARQ
- •2.4.7. Сводные данные по процедурам модуляции и кодирования
- •2.5. Поддержка многоантенных систем
- •2.5.1. MISO в нисходящем канале
- •2.5.2. Пространственное уплотнение сигналов в восходящем канале
- •2.6. Общие вопросы приема сигналов WiMAX
- •2.6.1. Тактовая синхронизация
- •2.6.2. Реализация эквалайзеров
- •2.6.3. Декодирование сверточного турбокода WiMAX
- •2.7. Вопросы для самопроверки
- •3. Уровень доступа к среде сетей WiMAX
- •3.1. Подуровни стандарта IEEE 802.16
- •3.2. Общий подуровень доступа к среде
- •3.2.2. Виды сообщений MAC-уровня
- •3.2.3. Управляющие сообщения подуровня МАС
- •3.2.4. Формирование и передача пакетов данных подуровня МАС (МАС PDU)
- •3.2.5. Механизм ARQ
- •3.3. Подуровень безопасности
- •3.3.1. Архитектура подуровня безопасности WiMAX
- •3.3.2. Формирование зашифрованных пакетов данных
- •3.3.3. Методы криптографической защиты
- •3.3.4. Аутентификация и авторизация
- •3.3.5. Управление ключами
- •3.4. Вопросы для самопроверки
- •Библиографический список
- •Приложение. Пример сети WiMAX
3. Уровень доступа к среде сетей WiMAX
3.1. Подуровни стандарта IEEE 802.16
На рис. 3.1 схематично изображена структура системы WiMAX, включающей в себя сети ASN и CSN, шлюзы ASN, серверы ААА и DHCP, базовые и мобильные станции, подробное описание которых представлено
вразд. 1. Как можно заметить из рис. 3.1, БС имеет два интерфейса: радио- и сетевой. Воздушный интерфейс включает в себя модули физического уровня и подуровня доступа к среде (PHY- и MACмодули), тогда как сетевой интерфейс включает в себя сетевой модуль. Таким образом, подуровень МАС должен обеспечивать взаимодействие между физическим уровнем и сетевым модулем.
МАСподуровень стандарта IEEE 802.16, в свою очередь, состоит из трех подуровней (рис. 3.2): подуровня конвергенции, общей части (ядра) подуровня МАС и подуровня безопасности.
Состав и функции подуровня конвергенции (Convergence Sublayer, CS) зависят от вышестоящих служб, при этом сам подуровень выполняет промежуточную обработку данных, полученных от вышестоящих уровней через служебную точку входа CS (Service Access Point, SAP). В ходе такой обработки осуществляется удаление избыточных заголовков из пакетов вышестоящих уровней, компрессия и фрагментация данных и упаковка их
впакеты MAC-подуровня — MAC SDU (Service Data Unit). Далее пакеты
SDU поступают в ядро подуровня МАС (MAC Common Part Sublayer, CPS)
через соответствующую точку входа (MAC SAP). Ядро подуровня МАС может взаимодействовать с подуровнями конвергенции, обрабатывающими пакеты различных протоколов вышестоящих уровней.
Такая уровневая архитектура подуровня МАС стандарта IEEE 802.16 позволяет оставлять ядро подуровня МАС одинаковым для систем WiMAX, использующих протоколы IPv4, IPv6, АТМ, Ethernet или др. Поддержка различных протоколов скрывается в подуровне конвергенции.
Основной функцией подуровня конвергенции помимо упаковки данных в SDU является назначение этим пакетам идентификаторов соединений (Connection Identifier, CID) и идентификаторов сервисных потоков
134

(Service Fow Identifier, SFID). В стандарте IEEE 802.16 представлены под-
уровни конвергенции для следующих систем и протоколов.
1.ATM.
2.Пакетный подуровень конвергенции для IPv4.
3.Пакетный подуровень конвергенции для IPv6.
4.Пакетный подуровень конвергенции для Ethernet (802.3).
5.Пакетный подуровень конвергенции для VLAN (802.1/Q).
6.Пакетный подуровень конвергенции для IPv4 поверх Ethernet.
7.Пакетный подуровень конвергенции для IPv6 поверх Ethernet.
8.Пакетный подуровень конвергенции для IPv4 поверх VLAN.
9.Пакетный подуровень конвергенции для IPv6 поверх VLAN.
10.Пакетный подуровень конвергенции для 802.3 с тэгами VLAN и сжатием заголовков по алгоритму ROHC.
11.Пакетный подуровень конвергенции для 802.3 с тэгами VLAN и сжатием заголовков по алгоритм ERTCP.
12.Пакетный подуровень конвергенции для IPv4 и сжатием заголовков по алгоритму ROHC.
13.Пакетный подуровень конвергенции для IPv6 и сжатием заголовков по алгоритму ROHC.
MS1 ..
. . . . .
MSn
MS1 ..
. . . . .
MSm
R1 |
СSN |
|
ASN
BS1 R6 AAA
R3
R8
й
Домашний
агент Шлюз ASN
BS2 R6
DHCP
Интернет
Рис. 3.1. Структура системы WiMAX
135

В общей части подуровня МАС реализованы методы множественного доступа, управления ресурсами, установки соединений и функции поддержки работоспособности системы. В ядре МАСподуровня также обеспечивается работа системы безопасности WiMAX и предоставляется точка входа на физический уровень сети для передачи данных по радиоинтерфейсу.
На рис. 3.1 R1 — опорная точка для физического уровня WiMAX, R3
— опорная точка между шлюзом ASN и CSN, R6 — опорная точка между шлюзом ASN и БС, R8 — опорная точка между БС.
|
IEEE 802.16 |
Форум WiMAX |
|
CS SAP |
Управляющие модули |
|
|
|
|
Подуровень |
Подуровень конвергенции |
|
конвергенции |
|
|
MAC SAP |
Управляющие модули |
MAC |
|
|
Общая часть |
Общий подуровень и |
|
подуровня МАС |
подуровень безопасности |
|
|
Подуровень |
|
|
безопасности |
|
|
PHY SAP |
Управляющие модули |
|
|
|
PHY |
Физический уровень |
Физический уровень |
|
||
|
|
|
|
Передача данных |
Управление |
Рис. 3.2. Подуровни IEEE 802.16
Система управления сетью
Подуровень конвергенции выполняет классификацию данных вышестоящих уровней и назначает им отдельные сеансы связи (соединения) с параметрами, соответствующими затребованным уровням QoS. Данные вышестоящих протоколов инкапсулируются в MAC SDU с необязательным восьмибитным полем компрессии заголовков (Payload Header Suppression index, PHSI). В БС реализуется планировщик задач, который выбирает
136