Группа стандартов WiMAX

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ГРУППА СТАНДАРТОВ WiMAX А.Ю. Прокопенко
Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент Б.А. Крылов
Статья посвящена краткому обзору группы стандартов беспроводных сетей WiMAX.
Введение
Стандарты WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) на сегодняшний день — одни из перспективных технологий в мире беспроводных сетей (рис. 1).
Сети, построенные на базе WiMAX (IEEE 802. 16), ориентированы на использование в городской среде (Metropolitan Area Network (MAN)).
Global Wireless Standards
IEEE 002. 20 (proposed)
WAN
3GPR EDGE (GSM)
IEEE 602. 16 Wireless MAN*
MAN
ETSI HIPERMAN? HIRER ACCESS
IEEE 802. 11 Wireless LAN
LAN
ETSI HIPERLAN
PAN
IEEE 80 215 ETSI Bluetooth'- HIPERRAN
Рис. 1. Типы беспроводных сетей. PAN (Private Area Network) — частные сети-
LAN (Local Area Network) — локальные сети- MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети- WAN (WorldWide Area Network) — мировые сети
Группа стандартов WiMAX
WiMAX — группа стандартов IEEE 802. 16, созданная с целью обеспечения широкополосного беспроводного доступа «последней мили». Понятие доступа «последней мили» на сегодняшний день все больше используется в описаниях беспроводных сетей. Значение этого термина объясняется экономическим фактором: легче и дешевле поставить одну коллективную точку беспроводного доступа в густо населенном районе, чем тянуть сеть в каждый дом, офис и так далее [1, 2].
В 2001 г. фирмами Nokia, Harris Corp., Ensemble и Crosspan была создана организация «WiMAX forum» с целью поддержки и продвижения стандарта IEEE 802. 16, а также обеспечения взаимодействия с другими стандартами (HIPERMAN (Европа) и WiBro (Южная Корея)).
На сегодняшний день пока не существует стандартизированных решений для оборудования WiMAX, однако достаточно большое количество оборудования уже доступно на рынке. Оно выполнено в соответствии со стандартами IEEE 802. 16 и внутренними разработками выпускающих компаний. Такое оборудование называется pre-WiMAX продуктами. Официальная сертификация оборудования началась в июне 2005 г. На данный момент только Cetecom labs имеет право сертифицировать продукты на соответствие стандартам IEEE 802. 16 [3].
Рабочая группа, занимающаяся разработкой стандартов IEEE 802. 16, была организована в 1999 г. для работы над WLL (Wireless Local Loop). Целью группы стало построение стандарта широкополосного беспроводного доступа со следующими характеристиками:
• IP-ориентированный стандарт-
• обеспечение качества обслуживания QoS (Quality of Service) для каждого соединения в отдельности-
• работа в нелицензируемом и лицензируемом спектре с ориентацией на США-
• увеличение дистанции между передатчиком и приемником.
В табл. 1 представлены стандарты IEEE 802. 16 по мере их разработки, начиная с 2001 г.
IEEE 802. 16 802. 16a 802. 16REVd 802. 16e
Одобрен декабрь 2001 январь 2003 июль 2004 июль 2005
Частотный диапазон от 10 до 66 ГГц менее 11 ГГц менее 11 ГГц от 2 до 6 ГГц
Видимость прямая, LOS непрямая, NLOS непрямая, NLOS непрямая, NLOS
Модуляция QPSK, 16QAM и 64QAM OFDM 256, OFDMA + 802. 16 OFDM 256, OFDMA + 802. 16 OFDM 256, OFDMA + 802. 16
Скорость 32 — 134 Мбит/с 1 — 75 Мбит/c см. 802. 16а до 15 Мбит/c
Мобильность Нет Нет Нет да, с возможностью регионального ро-уминга
Ширина канала 20, 25 и 28 МГц Изменяемая от 1,25 до 20 МГц с 16 логическими каналами см. 802. 16а Более 5 МГц
Радиус ячейки От 1 до 5 км От 5 до 8 км- максимум 50 км с соотв. антенной и максимальной мощностью передачи см. 802. 16а от 1 до 5 км
Терминальное оборудование внешнее с выносной антенной внешнее с встроенной антенной PC — карта
Таблица 1. Семейство стандартов IEEE 802. 16
IEEE 802. 16 (IEEE 802. 16−2001), одобренный в декабре 2001 г., стал первым стандартом «точка-многоточка» в области WMAN. Стандарт был ориентирован на работу в частотном диапазоне от 10 до 66 ГГц и, как следствие, требовал нахождения передатчика и приемника в зоне прямой видимости (LOS, Line of Sight). Это существенный недостаток при использовании технологии в условиях города. IEEE 802. 16 не был хорошо проработан, и даже после его утверждения осталось большое количество открытых вопросов [4].
IEEE 802. 16a стал первым действующим стандартом, где было устранено большинство недостатков предыдущего. Главное отличие — понижение рабочей частоты и реализация функционирования в зоне непрямой видимости (NLOS, Non Line of Sight).
IEEE 802. 16REVd (IEEE 802. 16−2004) — исправленная версия стандарта IEEE 802. 16а, с поддержкой фиксированного офисного или домашнего оконечного терминального оборудования в соответствии с NLOS посредством таких дополнительных функций, как формирование антенной направленного сигнала и использование подне-сущих OFDM (ортогональное частотное разделение канала).
IEEE 802. 16e будет следующей ступенью развития идей предыдущих стандартов с ориентацией на мобильность оконечного пользователя.
Операторы, предоставляющие услуги связи, имеют возможность достаточно гибко настраивать сети WiMAX в соответствии со своими нуждами:
• для удаленных на десятки километров от базовой станции пользователей: o обеспечение телефонной связью, доступом в Интернет-
o необходимо наличие внешней направленной антенны на стороне пользователя в зоне LOS, причем антенна может быть использована как точка коллективного доступа-
• для удаленных на 5−20 км от базовой станции пользователей: o обеспечение широкополосного доступа к услугам связи-
o необходимо наличие внешней антенны на стороне пользователя в зоне LOS, причем антенна может быть использована как точка коллективного доступа-
• для удаленных на 5 км от базовой станции пользователей:
o обеспечение широкополосного доступа к услугам связи с использованием внутренней антенны-
o пользователь может быть ограниченно мобильным — в зависимости от уровня сигнала.
Различные стандарты семейства IEEE 802. 16 ориентированы на различные сегменты рынка. Например, стандарт IEEE 802. 16−2004 обеспечивает решение «последней мили» для фиксированных пользователей. IEEE 802. 16е ориентирован на обслуживание мобильных пользователей (рис. 2).
IEEE802. 16−2004 _А_

1ЕЕЕ802. 16е _Л_

fei Г
dPV'-
Wi-Fi Hotspot
Фиксированный доступ
Портативность с ограниченной мобильностью
Полная мобильность
Рис. 2. Стандарты IEEE 802. 16 в различных областях применения
В табл. 2 отражены главные отличия WiMAX от популярного на сегодняшний день Wi-Fi (IEEE 802. 11). Последний не является прямым конкурентом WiMAX, так
как создавался для других целей. Однако это не мешает им взаимодействовать друг с другом, образуя комплексы беспроводных сетей (рис. 2).
IEEE 802. 11 (Wi-Fi) IEEE 802. 16 (WiMAX)
Был разработан для доступа к Интернет, в основном ориентируясь на услугу Best Effort Разрабатывается для предоставления мультимеийных и голосовых услуг с заданным качеством обслуживания
Не ориентирован на соединение Полностью ориентирован на соединение
Ориентирован на нелицензируемые частоты, количество пользователей сравнительно низкое Ориентирован как на лицензируемые, так и нелицензируемые частоты, предполагаемое количество пользователей должно быть высоко
Дистанция передачи данных — метры Дистанция передачи данных — километры
Таблица 2. Основные отличия Wi-Fi от WiMAX
На рис. 3 представлено применение стандартов IEEE 802. 16 в общей концепции сетевой архитектуры, а на рис. 4 — стек стандарта IEEE 802. 16 [4].
Рис. 3. Архитектура WiMAX (IEEE 802. 16)
Service Specific Convergence Sublayer
MAC Sublayer Com mon Part
Security Sublayer
Transmission Convergence Sublayer
QPSK QAM16 QAM64
Data/Control Plane
Рис. 4. Стек стандарта IEEE 802. 16
Физический уровень IEEE 802. 16 использует модуляцию OFDM (ортогональное частотное разделение канала) и поддерживает различные уровни модуляции, включая BPSK (двоичная фазовая модуляция), QPSK (квадратурная фазовая модуляция), 16QAM (16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция) и 64QAM (64-позиционная квадратурная амплитудная модуляция) [4].
MAC уровень содержит подуровень безопасности (security sublayer), осуществляющий шифрование и управление ключами, и подуровень конвергенции (service specific convergence sublayer), поддерживающий протоколы более высокого уровня, такие как PPP, IP, АТМ, Ethernet и т. п.
С выходом на рынок продукты WiMAX при правильной организации теоретически могут создать конкуренцию сотовым сетям в области голосовых услуг.
Заключение
Стандарт WiMAX постоянно развивается, создаются модификации для различных областей применения, и уже сейчас можно предвидеть успешное будущее данной технологии в мире беспроводных сетей.
Литература
1. www. intel. com/netcomms/technologies/wimax/index. htm — представление технологии WiMAX компанией Intel.
2. www. softco. ru/wimax. htm — Общие сведение о технологии WiMAX.
3. Григорьев В. А., Лагутенко О. И., Распаев Ю. А. Сети и системы радиодоступа. М. 2005.
4. Портной С. Л. Теоретико-информационные основы систем широкополосного беспроводного доступа. М. 2004.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой