Опубликован: 02.07.2009 | Доступ: свободный | Студентов: 4611 / 1111 | Оценка: 4.31 / 3.97 | Длительность: 18:18:00
ISBN: 978-5-9963-0104-1
Лекция 10:

Современные технологии и характеристики мобильного WiMAX

9.2. Параметры системы "мобильный WiMAX"

Поскольку мобильный WiMAX основан на наращиваемом OFDMA, он может гибко создавать конфигурации, которые приспособленные для работы с системами, имеющими различные пропускные способности, благодаря настройке системных параметров. Приводимые ниже характеристики можно рассматривать как некоторый пример для оценки рабочих характеристик. Приведенные ниже таблицы содержат следующие сведения: табл. 9.3 — рабочие характеристики системы, табл. 9.4 является итогом рассмотрения параметров OFDMA и табл. 9.5 показывает модель распространения, применяемую для оценки параметров мобильноого WiMAX.

Таблица 9.3. Параметры системы мобильного WiMAX
Параметры Значения
Число 3-х секторных сот 19
Рабочая частота 2500 МГЦ
Дуплекс TDD
Ширина полосы канала 10 МГц
Расстояние базовая станция - базовая станция 28 км
Минимальное расстояние от мобильной станции к базовой 36 метров
Модель антенны 70° (-3 дБ) с отношением "вперед - назад" 20дБ
Высота антенны базовой станции 32 метра
Высота антенны терминала мобильной станции 1,5 метра
Коэффициент усиления антенны базовой станции 15 дБ
Коэффициент усиления антенны мобильной станции -1дБ
Максимальная мощность усилителя базовой станции 43 Дб
Максимальная мощность усилителя терминала мобильной станции 23 дБ
Приемные и передающие антенны базовой станции 2 или 4 приемных антенны

2 или 4 передающих антенны

Приемные и передающие антенны мобильной станции 1 передающая антенна

2 принимающие антенны

Коэффициент шума базовой станции 4 дБ
Коэффициент шума мобильной станции 7 дБ
Таблица 9.4. Параметры OFDMA
Параметры Значения
Системная полоса канала 10 МГц
Частота дискретизации ( F_\varphi в МГц) 11,2
Размер преобразования Фурье ( N_{FFT} ) 1024
Разнос частот поднесущих 10,94 кГц
Полезное время символа ( T_b=1/f ) 91,4 микросекунды
Защитное время ( T_g=T_b/8 ) 11,4 микросекунды
Продолжительность OFDMA-символа ( T_s= T_b+ T_g ) 102,9 микросекунд
Длительность кадра 5 миллисекунд
Число символов в кадре 48
Частичное использование поднесущих. Направление "вниз" Нулевые поднесущих 184
Поднесущие пилот сигнала 120
Поднесущие данных 720
Подканалы 30
Частичное использование поднесущих. Направление "вверх" Нулевые поднесущих 184
Поднесущие пилот сигнала 280
Поднесущие данных 560
Подканалы 35
Таблица 9.5. Модель распространения
Параметры Значения
Модель распространения COST 231 Suburban
Замирание отклонение по нормальному закону 8дБ
Взаимная корреляция замираний между базовыми станциями 0,5
Потери на распространение 10 дБ

COST — Cooperation in field Of Scientific and Technical Research (Европейское сотрудничество в области научно-технических исследований). COST 231 Suburban — математическая модель распространения радиосигналов [63].

9.3. Архитектура мобильного WiMAX

IEEE в стандарте 802.16 определил только физический уровень и уровень доступа к среде (MACMedia Access Control). Такой подход удовлетворял технологии беспроводных Ethernet, которые использовали протоколы IETF (Internet Engineering Task Force) — такие как наборы протоколов верхнего уровня, например, TCP/IP, SIP, VoIP. Для беспроводной связи применяются другие протоколы, например, набор протоколов 3GPP, поддерживающие широкий диапазон интерфейсов и протоколов. Они касаются не только радиотракта, но также взаимодействия между сетями, между оборудованием различных производителей для проведения роуминга и взаимных расчетов между компаниями, предоставляющими услуги беспроводной связи. Производители, осознав эти потребности, сформировали дополнительные рабочие группы по разработке стандартов сети и эталонных моделей для открытых межсетевых интерфейсов.

Две из них сосредоточились на исследовании вопросов создания спецификаций для создания сетей с различным видом доступа [4]:

  • фиксированный доступ (fixed access);
  • сеансовый доступ (nomadic access);
  • доступ в режиме транспортировки (portable access);
  • упрощенный мобильный доступ (simple mobile access);
  • полнофункциональный доступ (full mobile access).

Первые два вида связи подразумевают, что пользователь находится в фиксированной и ограниченной зоне. В первом случае он связывается с одной и той же базовой станцией.

Во втором случае подразумевается, что пользователь может связываться с различными базовыми станциями, но оставаться в этой зоне на время сеанса.

Доступ во время транспортировки допускает перемещение с ограниченной скоростью в пределах ограниченного числа зон и перемещения в каждом местоположении. При этом возможно ограничение видов сервиса, предоставляемых непрерывно при перемещении.

При упрощенном и полнофункциональном мобильном доступе пользователь может перемещаться по всем сотам сети с высокой скоростью.

Упрощенный мобильный доступ гарантирует непрерывность для некоторого набора услуг, а полнофункциональный мобильный доступ обеспечивает ее для всех видов услуг.

Рабочие группы, которые называются WiMAX Forum's Network Working Group (сетевая рабочая группа) и Service Provider Working Group (рабочая группа поставщиков услуг), определили требования и расставили приоритеты по разработке стандартов сети.

Архитектура мобильного WiMAX построена на платформе "Все — IP" (All-IP).

Принятая технология основана на передаче и коммутации пакетов без использования каналов традиционной телефонии. Такой подход предполагает, что будут уменьшены затраты на всех "этапах жизненного цикла" (проектирование, развертывание и эксплуатация) сети. Использование принципа "Все — IP" означает, что общее ядро сети может не поддерживать обе известные технологии — коммутацию пакетов и сетей — со всеми задачами, которые влечет поддержка обеих технологий. Дальнейшие преимущества принципа "Все — IP" основаны на прогнозах роста сети. Их часто называют законом Мура ("Moore's Law"). Он утверждает, что развитие обработки информации на основе компьютерных технологий происходит быстрее, чем средств телекоммуникации. Причина в том, что обработка информации не ограничена установкой и модернизацией аппаратуры, как это происходит в сетях с коммутацией каналов.

Выбор принципа базовой технологии пакетной коммутации предполагает низкую стоимость, высокую степень наращиваемости, быстрое развитие функциональных возможностей, т. е. все преимущества систем, основанных на использовании программного обеспечения.

Для того чтобы успешно развивать коммерческие системы, были разработаны спецификации физического уровня и доступа к среде (802.16-PHY/MAC) для радиоинтерфейса. Они обеспечивают с помощью системной архитектуры поддержку базовой сетью набора необходимых функций.

Прежде чем вдаваться в детали архитектуры, рассмотрим несколько основных принципов.

  1. Архитектура базируется на структуре, принятой в пакетной коммутации и процедурах, которые основаны на стандарте IEEE 802.16 и поправках к нему в соответствии со стандартами IETF (Internet Engineering Task Force).
  2. Архитектура позволяет отделить архитектуру системы доступа от услуг IP-связи.
  3. Архитектура обеспечивает модульность и гибкость, для создания множества вариантов сети, таких как:
    • с изменением шага наращивания от маленького до очень большого (от редкого до самого плотного радиопокрытия) сетей WiMAX;
    • использование радиосред распространения, которые работают в лицензированных или освобождаемых диапазонах в городских, пригородных и сельских районов
    • применяющие различного вида топологии (иерархические , без узлов и с узлами);
    • поддерживающими все виды доступа , упомянутого ранее.

Поддержка услуг и приложений. Архитектура включает поддержку:

  • а) речи, услуг мультимедиа или других принятых официально услуг, таких как экстренная помощь и законный перехват информации (система оперативно-розыскных мероприятий);
  • б) доступ к различным прикладным услугам поставщика, например Интернету;
  • в) мобильная телефонная связь с использованием VoIP;
  • г) поддержка взаимодействия и шлюзов, позволяющих доставку общепринятых (традиционных) услуг, передаваемых через IP (службы коротких сообщений SMS, службы доступа к приложениям беспроводной связи — WAP), к сети WiMAX;
  • д) поддержка групповой и широковещательной доставки информации IP через сеть WiMAX.

Взаимодействие и роуминг. Это также ключевые моменты архитектуры сети мобильного WiMAX, от которых зависит множество сценариев. В частности, будут поддерживаться:

  • а) произвольная архитектура взаимодействия с существующими беспроводными сетями, такими как 3GPP, DSL и MSO (мультисервисный оператор, имеющий возможность совмещать услуги телефонии, мультимедиа, кабельного телевидения и т. п.), системами, базирующимися на наборе протоколов Интернета;
  • б) глобальный роуминг между операторами WiMAX, включая обеспечение повторного использования частот, последовательное использование системы опознавания установление подлинности и ведение учета (AAA — Authentication, Authorization and Accounting), составление индивидуальных и общих счетов и урегулирование претензий;
  • в) использование различных платежных механизмов, таких как сообщение имени и пароля пользователя, цифровая подпись, модуль абонентской идентификации (SIM — Subscriber Identity Module), универсальный модуль SIM (USIM — Universal SIM) и сменный модуль идентификации пользователя (RUIM — Removable User Identity Module).

Участники WiMAX Forum создали эталонную модель сети WiMAX - NRM (Network Reference Model), которая представляет собой логическую архитектуру сети. NRM определяет функциональные объекты и эталонные точки, через которые взаимодействуют между собой эти функциональные объекты. Архитектура разработана с целью унификации поддержки, необходимой для всего диапазона развития сети и используемых сценариев (например, от фиксированной сети к сеансовой — транспортирующей — простой мобильной и далее к полнофункциональной мобильной сети).

Рис. 9.5 иллюстрирует NRM, состоящий из следующих логических объектов: мобильной станции (MS), сети доступа к услуге (ASN — Access Service Network), сети взаимодействия с услугой (CSN — Connectivity Service Network) и выделенных эталонных точек для взаимодействия между логическими объектами. Рис. 9.5 дает ключевые нормативные точки R1–R5. Каждый объект представляет группу других функциональных объектов. Эти функции могут быть реализованы отдельным физическим устройством или распределены по многим физическим устройствам.

Группировка и распределение функций по физическим устройствам функциональных объектов (таких как ASN) улучшает выбор их реализации; изготовитель может выбрать любую физическую реализацию функций, либо индивидуальную, либо комбинированную, удовлетворяющую функциональным требованиям и требованиям по взаимодействию.

Цель NRM состоит в том, чтобы допустить множество путей реализации функциональных объектов и достичь взаимодействия между различными реализациями. Взаимодействие основано на определении протоколов связи и реализации процессов обработки между функциональными объектами, чтобы достигнуть выполнения в полном объеме функций, например, безопасности или управления и администрирования.

Таким образом, эталонная точка является набором функций управления и средств их выполнения.

Логический объектсеть доступа к услугам (ASN) — определяет логическую границу и предоставляет удобный способ описать совокупность функциональных объектов, которые связаны единой задачей, и соответствуют потокам сообщений, связанных с выполнением услуг доступа.

Эталонная модель WiMAX

Рис. 9.5. Эталонная модель WiMAX
Елена Сапегова
Елена Сапегова

для получения диплома нужно ли кроме теоретической части еще и практическую делать? написание самого диплома требуется?

Виталий Гордиевских
Виталий Гордиевских

Здравстивуйте, диплом о профессиональной переподготовке по программе "Сетевые технологии" дает право на ведение профессиональной деятельности в какой сфере? Что будет написано в дипломе? (В образце просто ничего неуказано)

Напимер мне нужно чтоб он подходил для направления 09.03.01 Информатика и вычислительная техника

Ирина Снегурова
Ирина Снегурова
Украина, Харьков, Национальный Технический Университет "ХПИ", 2003