WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«Кафедра Устройства и системы радиосвязи Курс лекций для магистров 1-курса на тему Мобильные системы связи 4-го поколения Подготовил: ст. преп., к.т.н. Абдукадыров А.Х ...»

-- [ Страница 3 ] --

Продолжающийся процесс «миграции» пользователей из сетей GSM в сети UMTS, имеющий место в более чем 150 странах мира, постепенно уменьшает нагрузку сетей GSM-900 и начинает освобождать спектр в этом диапазоне. Как результат многие операторы задумываются о перспективах развертывания в этих полосах частот сетей UMTS (в частности HSPA/HSPA+). Однако на практике складывается ситуация, что уже сегодня возможно предпочтительнее и перспективнее будет развертывание в этом диапазоне сетей LTE. По сравнению с системами HSPA/HSPA+, система LTE, как ожидается, существенно улучшит производительность абонентского терминала, емкость секторов сот и сократит время отклика в абонентской плоскости, тем самым предоставляя значительно улучшенный пользовательский интерфейс. Кроме того, сеть UMTS может быть развернута только при наличии полос с шириной в 5 МГц, а первые абонентские терминалы, способные работать в диапазоне 900МГц, как ожидается, появятся не ранее 2010г. Учитывая все эти факторы, многие операторы всерьез рассматривают вариант зарезервирования полос в диапазоне GSMдо 2010г. для развертывания сетей LTE.

Действительно, поддержка системами LTE работы в полосах шириной в 1,25МГц дает прекрасную возможность их развертывания в освобожденных полосах GSM, и дальнейшего наращивания сети по мере высвобождения дополнительных полос частот. Благодаря улучшенной спектральной эффективности систем LTE их развертывание в диапазоне 900МГц обеспечит самую высокую емкость сетей, а также позволит операторам создавать сети LTE с большими зонами охвата при значительно низких по сравнению с более высокими частотами затратах, обеспечивая тем самым высококачественные широкополосные услуги в масштабах обширных территорий.

Ну и наконец, ожидается, что развертывание сетей LTE в диапазоне 900МГц принесет дополнительный выигрыш по затратам и логистике, поскольку базовые станции LTE можно будет размещать на уже существующих сайтах GSM, так как зоны радиоохвата сетей GSM и LTE в этом диапазоне будут одинаковыми. При этом не предполагается, что европейские сотовые операторы будут в скором времени прекращать работу сетей GSM, поскольку те все еще обеспечивают основу мобильной голосовой связи и глобального роуминга. На самом деле сети GSM с применением технологии EDGE (или е обновленной версией E-EDGE) могут обеспечить плавный переход к сетям LTE. В связи с этим наиболее вероятным сценарием развития видится тот, что сети LTE в диапазоне 900МГц будут сосуществовать с сетями GSM-900 еще на протяжении 5-10 лет и только после этого возможно полное прекращение работы систем GSM. В конце концов детали перераспределения диапазона 900 МГц будут во многом зависеть от проводимых дискуссий и принимаемых решений на уровне ЕС.

Диапазон расширения IMT Еще в 2000г. Всемирная конференция радиосвязи (ВКР) определила три дополнительные полосы частот для развития наземных служб IMT- в диапазоне 2500-2690МГц.





Согласно решению ВКР, начиная с 2008г., в Европе выделена общая полоса в 140МГц для систем IMT-2000 с частотным разнесением FDD, включая полосу 2500-2570МГц для восходящей и полосу 2620-2690МГц для нисходящей линий связи. Дополнительная полоса в 50МГц (2570-2620МГц) выделена для непарных каналов с временным разнесением TDD. Предполагается, что благодаря гармонизированному распределению этих полос частот для всех районов мира удастся добиться экономии за счет вала и обеспечивать глобальный роуминг. Некоторые европейские страны, такие как Норвегия, Швеция и Великобритания, уже завершили внутреннее распределение частот, а Нидерланды, Германия и Австрия находятся на стадии завершения. (См. табл. 9.1) Таблица 9.1. Процесс распределения полос частот в диапазоне 2500-2690МГц в некоторых европейских странах Вероятно, сети LTE будут развернуты в полосах с частотным разнесением - FDD этого диапазона. Кроме того, этот диапазон единственный из всех доступных, который позволяет использовать сети LTE «на полную мощность», обеспечивая каналы шириной до 20МГц. В этой связи ожидается, что операторы мобильной связи прежде всего будут испытывать и резервировать каналы с максимальной шириной в 20МГц, чтобы иметь возможность предоставления высокоскоростных услуг широкополосной связи.

Другие диапазоны - кандидаты GSM 1800: Интерес прежде всего проявляют страны Северной и Южной Америки, Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) и некоторые страны Европы, Ближнего Востока и Африки (ЕБВА), в частности, в качестве варианта перехода от существующих сетей GSM.

Основной диапазон сетей UMTS: Это полосы в диапазоне 3,0-3,5ГГц, выделенные в регионах EБВА и АТР для развертывания сетей в более чем 150 странах. В этом диапазоне большинство операторов получили по две, три, а в некоторых случаях и по четыре полосы шириной в 5МГц. Хотя многие из них пока используют лишь одну полосу, но с ростом мобильных услуг передачи данных и начавшейся миграцией в сторону сетей UMTS/HSPA, пока неясно, как и сколько полос можно будет высвободить для развертывания сетей LTE в 2009-2010г.г.

PCS 1900: Это альтернативный диапазон, в частности не доступный в регионе ЕБВА, который можно будет освоить после заполнения полос в МГц и для услуг AWS.

Сотовые сети в 850МГц: В США в этом диапазоне также возможно перераспределение частот после заполнения полос в 700 МГц и для услуг AWS.

В таблице 9.2 приведены все рассматриваемые диапазоны частот для развертывания сетей LTE.

Таблица 9.2. Диапазоны частот - кандидаты для развертывания сетей LTE.

Будущие потребности в спектре Доклад ITU-R за номером М.2078 вобрал в себя все требования к спектру для будущего развития систем IMT-2000 и следующей программы IMT-Advanced. Согласно этому докладу к 2020г. во всех Районах Международного Союза Электросвязи (МСЭ) необходимо будет выделить полосы шириной от 500МГц до 1ГГц. В этом же докладе прогнозируется, что к 2010г. в Европе объем трафика вырастит от 2 до 3 раз по сравнению с показателями 2008г. и что уже к 2015 году полос частот, выделенных для развития услуг IMT, не будет хватать. А рынок к тому времени будет требовать еще больших возможностей сетей по предоставлению широкополосных услуг. В связи с этим, одной из главных задач конференции ВКР 2007г. (ВКР-07) было определение дополнительных, гармонизированных международных полос частот с учетом требования глобального роуминга и стандартизации оборудования для экономии за счет объема производства. В итоге, ВКР-07 выделила полосы 2300-2400МГц и 450-470МГц для развития систем IMT (включая IMT-2000 и IMT-Advanced) на общемировом уровне, а также полосы или части полос в диапазонах 698МГц и 3400-3600МГц с учетом особенностей различных регионов и стран, как приведено в табл. 9.3.

Таблица 9.3. Полосы частот, определенные ВКР-07 для развертывания сетей LTE в различных регионах мира.

Таким образом, ВКР-07 сделала существенные шаги к высвобождению и подготовке необходимых полос частот для будущего развития сетей LTE. В частности, начат процесс высвобождения спектра в полосе 698-806МГц для мобильных радиослужб. Следующим шагом будет работа с отдельными странами по систематизации распределения РЧС для мобильных служб с целью гармонизации на национальном или региональном уровнях по всему миру. Ну а затем необходимо будет работать над глобальной гармонизацией распределения радиочастотного спектра.

Заключение В заключении отметим, что возможность выделения новых полос радиочастот вкупе с перераспределением ныне используемых являются ключевыми факторами на пути успешного развертывания перспективных сетей LTE. Усовершенствование же функциональных возможностей и характеристик оборудования систем LTE приведет к экономии за счет роста производства и откроет новые горизонты развития систем мобильной связи.

В этом процессе особую важность обретет скорейшее появления на рынке функционального и не дорогостоящего абонентского и инфраструктурного оборудования LTE.

Лекция 11.

Развитие систем широкополосной связи Определение и история развития беспроводных технологий Технологии беспроводной связи (или беспроводные технологии) являются подклассом инфокоммуникационных технологий и используются для передачи информации между двумя и более удаленными друг от друга объектами, не требуя их соединения по проводным линиям. Для беспроводной связи могут использоваться: радиоволны, инфракрасное, оптическое или лазерное излучения.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, RFID. Каждая технология обладает определнным набором характеристик, которые определяют е область применения.

На самом деле, история беспроводных технологий передачи информации началась с первым сеансом радиосвязи в конце XIX века. Ну а позже, в 20-х годах ХХ века, появились первые радиоприемники с амплитудной модуляцией, в 1930-е годы - радио с частотной модуляцией и телевидение. В 1970-е годы были созданы и начали работу аналоговые системы сотовой связи, относящиеся к так называемому первому поколению мобильной связи. В начале 1980-х появился стандарт GSM, ознаменовавший начало перехода на цифровые стандарты (системы второго поколения) как обеспечивающие лучшее распределение спектра, лучшее качество сигнала и большую безопасность. С 90-x годов ХХ века происходит укрепление позиций беспроводных широкополосных сетей. В целом беспроводные технологии прочно входят в нашу жизнь и, развиваясь с огромной скоростью, стимулируют создание новых устройств и услуг.

В этой связи весьма перспективно и развитие беспроводных локальных сетей (WLAN), Bluetooth (сети средних и коротких расстояний). Точкой отсчета в области разработки стандартов беспроводных сетей является образование всемирной организацией IEEE (Институт инженеров по электронике и электротехнике) комитета 802.11 в 1990г. Значительный импульс развитию беспроводных технологий дало развитие Интернета и идея доступа к сетям при помощи беспроводной связи. Так, уже к 2005г. счет пользователей беспроводного Internet-сервиса насчитывал десятки миллионов.

Наиболее быстрорастущим сегментом пользователей беспроводных технологий являются корпоративные клиенты. Беспроводная передача данных представляет собой важное стратегическое средство: она обеспечивает рост производительности труда (сотрудники получают постоянный и своевременный доступ к корпоративной информации, быстрее узнают о новостях); повышает качество обслуживания клиентов (можно оперативно принимать запросы и пожелания клиентов и реагировать на них) и создает конкурентные преимущества (повышение скорости обмена информацией и, следовательно, скорости принятия решений).

Существенной для развития беспроводных технологий является и возможность их применения домашними пользователями. Чем больше устройств в домашней сети, тем сильнее загромождают дом соединяющие их провода. А это уже повод для перехода на беспроводные технологии.

Повышение степени комфортности современного дома, объединение в одно целое всех его структур и объектов (компьютера, телевизора, цифровой фотокамеры, домашнего развлекательного центра, системы охраны, климатической системы, бытовой техники и т. д.) - основа идеи создания интеллектуального цифрового дома, которая также реализуется с помощью беспроводных устройств.

При этом необходимо отметить, что с появлением беспроводной связи особую важность приобрели вопросы обеспечения безопасности. Основные угрозы при использовании беспроводных сетей - это перехват сообщений, паролей, номеров кредитных карточек, кража оплаченного времени соединения, вмешательство в работу коммуникационных центров и т.п. Эти проблемы решаются по мере совершенствования стандартов связи.

Все это подтверждает утверждение, что в будущем нас ждет беспроводный мир.

Подходы к классификации беспроводных технологий В теории беспроводных технологий существуют различные подходы к их классификации. В частности, используются следующие подходы:

По дальности связи можно выделить:

Персональные беспроводные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.

Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.

Беспроводные сети в масштабах города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.

Рис. 11.1. Классификация беспроводных технологий по дальности связи.

По топологии сетей различают следующие режимы соединения:

o "Точка-многоточка" (см. рис. 11.2 а, б, соответственно).

Рис. 11.2. Классификация беспроводных технологий по топологии сети.

По типу применения беспроводных сетей различают:

o корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — o операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для оказания коммерческих услуг.

Также кратким, но мким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальная дальность связи (см. рис. 11.3).

Рис. 11.3. Классификация беспроводных технологий по скорости Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - «беспроводная точность») коммерческое название стандартов семейства 802.11 Института IEEE на оборудование WLAN, разработанных консорциумом Wi-Fi Alliance.

Технологию назвали по аналогии с Hi-Fi (с англ. High Fidelity – высокая точность).

Использование систем Wi-Fi рекомендуется там, где развртывание проводных сетей не возможно или экономически не целесообразно. В настоящее время сети Wi-Fi широко используются как корпоративными, так и частными пользователями. В современных системах Wi-Fi скорость передачи данных, при определенных условиях, уже превышает 100 Мбит/с. В сетях Wi-Fi поддерживаются стационарные, мигрирующие и мобильные режимы связи. Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащнные абонентскими примо-передающими устройствами-адаптерами, могут подключаться к локальным сетям или получать доступ в Интернет через точки доступа или так называемые «хот-споты».

Краткая история Технология Wi-Fi была разработана в 1991г. компанией NCR Corporation/AT&T (впоследствии — Lucent и Agere Systems) в г. Ньивегейн (Нидерланды). Устройства предназначались изначально для систем кассового обслуживания и были выведены на рынок под маркой WaveLAN. Уже тогда эти устройства могли обеспечивать скорость передачи данных от 1 до Мбит/с. Главный разработчик технологии Wi-Fi – господин Вик Хейз (Vic Hayes) - был назван «отцом Wi-Fi» и был членом команды, участвовавшей в разработке стандартов IEEE 802.11b, 802.11a и 802.11g. В 2003г. Вик Хейз ушл из компании Agere Systems, а та не смогла конкурировать в тяжлых рыночных условиях, несмотря на то, что е продукция занимала нишу дешвых Wi-Fi-решений. Многомодовые чипсеты Agere Systems (802.11abg all-in-one (кодовое имя: WARP)) плохо продавались, и компания решила уйти с рынка Wi-Fi в конце 2004 г.

Принцип работы Обычно структура сети Wi-Fi состоит из не менее, чем одной точки доступа (ТД) и не менее одного абонентского устройства – адаптера. Также возможно подключение двух адаптеров в режиме точка-точка, когда ТД не используется, а абонентские устройства соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передат свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1Mбит/с каждые 100мс. Так что 0,1Mбит/с — наименьшая скорость передачи данных для систем Wi-Fi. Зная SSID сети, адаптер может выяснить, возможно ли подключение к данной ТД. При попадании в зону действия двух ТД с идентичными SSID, адаптер может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi дат абонентскому устройству полную свободу при выборе критериев для соединения и роуминга.

Основные элементы сети Для построения беспроводной сети используются Wi-Fi адаптеры и точки доступа.

Адаптер (рис. 11.4) представляет собой устройство, которое подключается через слот расширения PCI, PCMCIA, CompactFlash.

Существуют также адаптеры с подключением через порт USB 2.0. Wi-Fi адаптер выполняет ту же функцию, что и сетевая карта в проводной сети. Он служит для подключения компьютера пользователя к беспроводной сети.

Благодаря платформе Centrino все современные ноутбуки имеют встроенные адаптеры Wi-Fi, совместимые со многими современными стандартами. Wi-Fi адаптерами, как правило, снабжены и КПК (карманные персональные компьютеры), что также позволяет подключать их к беспроводным сетям.

Для доступа к беспроводной сети адаптер может устанавливать связь непосредственно с другими адаптерами. Такая сеть называется беспроводной одноранговой сетью или Ad Hoc ("случайные"). Адаптер также может устанавливать связь через специальное устройство - точку доступа. Такой режим называется инфраструктурным. Для выбора способа подключения адаптер должен быть настроен на использование либо Ad Hoc, либо инфраструктурного режима.

Точка доступа (рис. 11.5) представляет собой автономный модуль со встроенным микрокомпьютером и приемно-передающим устройством.

Через точку доступа осуществляется взаимодействие и обмен информацией между беспроводными адаптерами, а также связь с проводным сегментом сети. Таким образом, точка доступа играет роль коммутатора.

Точка доступа имеет сетевой интерфейс (uplink port), при помощи которого она может быть подключена к обычной проводной сети. Через этот же интерфейс может осуществляться и настройка точки. Точка доступа может использоваться как для подключения к ней клиентов (базовый режим точки доступа), так и для взаимодействия с другими точками доступа с целью построения распределенной сети (Wireless Distributed System - WDS). Это режимы беспроводного моста "точка-точка" и "точка - много точек", беспроводный клиент и повторитель.

Доступ к сети обеспечивается путем передачи широковещательных сигналов через эфир. Принимающая станция может получать сигналы в диапазоне работы нескольких передающих станций. Станция-приемник использует идентификатор зоны обслуживания (Service Set IDentifier - SSID) для фильтрации получаемых сигналов и выделения того, который ей нужен.

Зоной обслуживания (Service Set - SS) называются логически сгруппированные устройства, обеспечивающие подключение к беспроводной сети.

Базовая зона обслуживания (Basic Service Set - BSS) - это группа станций, которые связываются друг с другом по беспроводной связи.

Терминология BSS предполагает наличие особой станции, которая называется точкой доступа (access point).

Преимущества В качестве основных преимуществ технологии Wi-Fi можно привести следующие:

скорость современных сетей довольно высока (до 300Мбит/с), что позволяет использовать их для решения очень широкого спектра задач;

открытость стандарта Wi-Fi обеспечивает взаимосовместимость оборудования от различных производителей и, в конечном счете, приводит к снижению цен на оборудование;

установка связи в местах, где невозможно или нерентабельно прокладывать кабели;

возможность развертывания сетей без прокладки кабелей, что приводит к сокращению стоимости развртывания и расширения сетей;

возможность быстрого развертывания сети, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;

поддержка услуги роуминга, дающая АУ возможность перемещения между различными ТД;

возможность использования оборудования Wi-Fi в разных странах по всему миру благодаря наличию единой стандартизации на глобальном Недостатки К недостаткам технологии Wi-Fi можно отнести следующие:

системы Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. (Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45м. в помещении и 90м. снаружи);

малая пригодность для работы приложений, использующих медиапотоки в реальном времени (напр. протокол RTP, применяемый в IPтелефонии). Качество медийного потока непредсказуемо из-за возможных высоких потерь при передаче данных, обусловленных целым рядом неконтролируемых пользователем факторов (атмосферные помехи, ландшафт и используемые частоты);

самый распространенный стандарт шифрования - WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости ключа). (Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены);

частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах не одинаковы (напр. некоторые выделенные частотные каналы в европейских странах запрещены в США. К примеру, в Италии требуют регистрации всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений, или непосредственно Wi-Fi-оператора);

не полная совместимость между устройствами разных производителей или не полное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости.

наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может внести помехи в работу открытой точки доступа. (Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших многоквартирных домах);

довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время работы батарей и повышает температуру устройства.

Вопросы обеспечения безопасности В июне 2004г. IEEE ратифицировал давно ожидаемый стандарт обеспечения безопасности в беспроводных локальных сетях - 802.11i.

Абсолютно новая система безопасности, лишенная недостатков WEP, представляет собой лучшее долгосрочное и к тому же расширяемое решение для безопасности беспроводных сетей. С этой целью комитет по стандартам IEEE принял решение по разработке системы безопасности с нуля. Так появился новый стандарт 802.11i, также известный как WPA2 и разработанный группой Wi-Fi Alliance.

Стандарт 802.11i использует концепцию повышенной безопасности (Robust Security Network - RSN), предусматривающую, что беспроводные устройства должны обеспечивать дополнительные возможности. Это потребует изменений в аппаратной части и программном обеспечении, т.е.

сеть, полностью соответствующая RSN, станет несовместимой с существующим оборудованием, использующим стандарт WEP. Так что некоторое время будет поддерживаться как оборудование RSN, так и WEP, но в дальнейшем устройства WEP начнут отмирать.

Практическое применение сетей Wi-Fi Коммерческое использование Wi-Fi Сети Wi-Fi в настоящее время получили самое широкое распространение во всем мире. Доступ к сервисам на основе Wi-Fi сейчас можно получить практически в любом месте общего доступа: кафе (интернет-кафе), аэропорты и гостиницы. Но вс же зоны действия таких сетей остаются эпизодическими (точечными) по сравнению с территорией охвата сотовых сетей.

На сегодняшний день наиболее крупными и значимыми сетями Wi-Fi в мире являются следующие:

Компания EarthLink в 2007г. полностью подключила г.Филадельфию (США) к беспроводной сети Интернет. Это первый город-мегаполис в США, который был полностью охвачен сетью Wi-Fi.

Компания T-Mobile обеспечивает работу хот-спотов для сети Starbucks в США и Великобритании, а также более 7500 хот-спотов в Германии.

Компания Golden Telecom осуществляет поддержку самой большой в мире городской Wi-Fi сети в Москве, а также предоставляет свои каналы связи для реализации проекта Яндекс-Wi-Fi. Каналы доступа к проводной сети обеспечивает крупнейший московский провайдер Корбина Телеком.

Сети Ozone и OzoneParis во Франции. В сентябре 2003г. компания Ozone начала развртывание сети OzoneParis с целью создания централизованной сети Wi-Fi, полностью покрывающей г. Париж.

Основной принцип Ozone Pervasive Network заключается в том, что она вырастит в сеть национального масштаба.

Columbia Rural Electric Association пытается развернуть сеть Wi-Fi в диапазоне 2,4ГГц на территории площадью 9,500 км, расположенной между округами Уалла-Уалла и Колумбия в штате Вашингтон и Юматилла, (штат Орегон).

BT Open-zone владеет многими хот-спотами в Великобритании, работающими в McDonald's, и имеет роуминговое соглашение с TMobile UK и ReadyToSurf.

Некоммерческое использование Wi-Fi Пока коммерческие сервисы пытаются использовать существующие бизнес-модели для создания Wi-Fi сетей, многие общественные группы, сообщества, города, и частные лица строят свободные Wi-Fi сети, часто используя общее пиринговое соглашение для того, чтобы сети могли свободно взаимодействовать друг с другом. Многие муниципалитеты объединяются с локальными сообществами, чтобы расширить свободные WiFi сети. Некоторые группы строят свои Wi-Fi сети, полностью основанные на добровольной помощи и пожертвованиях.

OLSR — один из протоколов, используемых для создания свободных сетей. В Израиле разработан протокол WiPeer для создания бесплатных P2Pсетей на основе Wi-Fi. Также имеет смысл обратить внимание на Netsukuku — проект независимой открытой распределенной сети. В Wirel открытой лицензией. Например, софт «WiFi Liberator» (превращает любой ноутбук с установленной MAC OS Х и Wi-Fi-модулем в открытый узел WiFi-сети).

Некоторые небольшие страны и муниципалитеты (напр. Королевство Тонга и Эстония) обеспечивают свободный доступ к Wi-Fi хот-спотам и доступ в Интернет через Wi-Fi соединение по месту жительства для всех своих жителей. В Париже, OzoneParis предоставляет свободный доступ в Интернет неограниченно всем, кто способствует развитию Pervasive Network, предоставляя крышу своего дома для монтажа Wi-Fi сети. Unwire Jerusalem — это проект установки свободных точек доступа Wi-Fi в крупных торговых центрах Иерусалима. Многие университеты обеспечивают свободный доступ в Интернет через Wi-Fi для своих студентов, посетителей и всех, кто находится на территории университета.

При этом есть и другая категория сетей, созданных сообществами и организациями, где свободный доступ предоставляется только членам сообщества, а тем, кто в него не входит, доступ предоставляется на платной основе. Пример такого сервиса — сеть Sparknet в Финляндии. Sparknet также поддерживает Open Sparknet — проект, в котором люди могут делать свои собственные точки доступа частью сети Sparknet, получая от этого определнную выгоду.

Лекция 12.

Система беспроводного широкополосного Широкополосный доступ по всему миру Системы беспроводного широкополосного доступа (БШД) обеспечивают улучшение качества жизни людей во всем мире: как в развитых, так и развивающихся странах. С помощью этих систем можно решать самые различные задачи пользователей: предоставлять оперативный и повсеместный доступ к мультимедийному, интерактивному и персонализированному контенту, обеспечивать обычную речевую связь или реализовывать обмен информацией в рамках местных или глобальных сообществ. Системы БШД, описанные семейством стандартов IEEE 802.16, более известные как WiMAX, в сочетании с новаторскими услугами для широкополосных сетей на основе IMS (мультимедийной подсистемы IPкоммутации нового поколения) и средствами организации скоростных Интернет-каналов позволят предложить пользователям принципиально новые возможности беспроводного широкополосного доступа.

До появления стандартов IEEE 802.16, доступ в Интернет был довольно статичным: то есть пользователь был практически привязан к своему рабочему месту или, в лучшем случае, к ноутбуку около точки доступа Wi-Fi.

Системы WiMAX намерены сделать выход в широкополосные сети и Интернет более доступным, более мобильным и более распространенным.

Для этого будут создаваться беспроводные широкополосные сети, предназначенные для обслуживания стационарных, переносных и мобильных абонентов. Таким образом, будет формироваться среда, в которой всегда и повсеместно будет доступен Интернет и все его возможности: информация, услуги и связь. В этом процессе большая роль отводится системам WiMAX.

Определение системы WiMAX Термин WiMAX происходит от сокращения английского названия Worldwide Interoperability for Microwave Access (дословно – «Всемирное взаимодействие для доступа к сетям на основе микроволновой (СВЧ) радиосвязи») телекоммуникационной технологии, разработанной с целью предоставления универсальной беспроводной высокоскоростной связи на больших расстояниях для различных типов устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Термин WiMAX был предложен отраслевым консорциумом WiMAX Forum (основан в июне 2001г.) с целью популяризации семейства стандартов систем БШД IEEE 802.16, разработанных Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) (см.ниже).

Ранние варианты этих стандартов описывали системы, работающие в зоне прямой видимости (англ. Line Of Sight - LOS) в высокочастотных диапазонах от 10 до 66ГГц. Позже акцент был смещен на выработку дополнений к ранее принятым стандартам с целью поддержки систем, работающих и вне зоны прямой видимости (англ. Non Line Of Sight - NLOS) в диапазонах от 2 до 11ГГц. В стандарте 802.16-2004 (известном также под названием 802.16d) были закреплены усовершенствования систем радиосвязи, описанных в предыдущих версиях стандартов. Это позволило улучшить радиопокрытие внутри зданий, что, в свою очередь, дало возможность создавать настольное абонентское оборудование. В декабре 2005г. были завершены работы над стандартом 802.16e, и на текущий момент он стал самым актуальным стандартом семейства 802.16. Стандарт 802.16d рассчитан на работу с фиксированными терминалами, тогда как 802.16e поддерживает фиксированный, портативный и мобильный режимы связи.

Системы WiMAX соответствуют классу беспроводных сетей WirelessMAN.

7. Where is WiMAX deployed? As of February 2010, WiMAX Forum has tracking 559 network deployments in 147 countries. Please visit WiMAX Maps at www.wimaxmaps.org. WiMAX Maps is an interactive WiMAX deployment mapping database provided by WiMAX Forum and powered by Informa Telecoms & Media’s World Cellular Information Service (WCIS) using the familiar Google Maps API.

REGION DEPLOYMENTS COUNTRIES

Определение семейства стандартов IEEE 802. Комитеты по стандартам института IEEE занимаются разработкой стандартов проводной и беспроводной широкополосной связи. Комитет 802, являющийся разработчиком стандартов в области сетевых технологий таких, как Ethernet (802.3) и Wi-Fi (802.11), издал набор стандартов, которые определили технологию WiMAX (802.16).

Форум WiMAX (англ. WiMAX Forum) — это отраслевой консорциум, задача которого состоит в разработке рекомендаций по производству оборудования на основе стандартов семейства 802.16 (так называемых профилей WiMAX) с целью обеспечения их взаимной совместимости. В разработке новых стандартов, также как и в создании продукции на основе этих стандартов принимают участие многие мировые производители инфокоммуникационного оборудования. Форум WiMAX в настоящее время объединяет более 500 членов, представляющих собой сервис-провайдеров (около 50%), производителей оборудования и компонентов, а также контентпровайдеров.

Как уже отмечалось выше, в настоящее время развиваются два стандарта беспроводной широкополосной связи, носящих имя WiMAX:

версия D – (официальное название стандарта - IEEE 802.16-2004) предназначена для работы только с фиксированными терминалами;

версия E – (официальное название стандарта IEEE 802.16-2005) предназначена как для фиксированной, так и портативной и мобильной связи и поддерживает более усовершенствованный радиоинтерфейс.

В целом, системное оборудование этих двух версий WiMAX несовместимо между собой, и также абонентские устройства версии D не смогут работать в сетях версии E. По причине этой несовместимости и большей привлекательности версии E большинство производителей оборудования принимают решение поддерживать версию E, не тратя время на версию D.

Система WiMAX и Программа IMT- Как известно, Международный Союз Электросвязи (МСЭ) инициировал Программу IMT-2000 с целью гармонизации систем мобильной связи третьего поколения - 3G, т.е. для предотвращения раздробленности стандартов мобильной связи и возможности их взаимодействия в глобальном масштабе. Как определено в рекомендации МСЭ (ITU Rec. M.1457-6), в рамках IMT-2000 в настоящее время поддерживается уже шесть радиоинтерфейсов, основанных на трех различных технологиях доступа (FDMA, TDMA и CDMA). В частности, это следующие радиоинтерфейсы:

CDMA - Direct Spread (CDMA с прямым расширением спектра, интерфейс Universal Terrestrial Radio Access-UTRA, также известный как W-CDMA);

CDMA - Multi-Carrier (CDMA на нескольких несущих, пример семейство стандартов CDMA-2000);

CDMA - TDD (CDMA с временным дуплексом, пример - UTRA TDMA - Single Carrier (TDMA на одной несущей, пример - UWC (Universal Wireless Communication) - IS 136);

FDMA/TDMA (Сочетание технологий FDMA и TDMA, пример Digital Enhanced Cordless Communications - DECT) OFDMA – (IMT-Advanced) радиоинтерфейс системы связи с одновременной передачей нескольких ортогональных несущих OFDMA и частотным дуплексным разносом FDD.

Технология OFDMA уже принята в качестве основы мобильной версии WiMAX. Одно из преимуществ OFDMA в том, что она может стабильно поддерживать передовые антенные технологии, такие как MIMO, STC и Формирование лучей, которые также являются основой для создания новых систем мобильной связи.

Параллельно, системы LTE развиваются от сетей с коммутацией каналов к сетям с пакетной коммутацией на основе полной IP-архитектуры, которая, как ожидается, станет ядром Программы IMT-Advanced. Передовые функциональные возможности в настоящее время внедряются в мобильную версию WiMAX, и на основе этого делаются твердые заявления о том, что она будет добавлена в семейство поддерживаемых радиоинтерфейсов IMTв рекомендации ITU Rec. М. 1457.

Еще в ноябре 2006г., Институт IEEE внес в МСЭ (ITU-R WP8F/ITU-R Prop. WP/1065) предложение о добавлении нового радиоинтерфейса, названного IP-OFDMA и основанного на специфичности технологии IEEE 802.16. Технология IP-OFDMA совместима с существующими версиями WiMAX, использующими временной дуплекс - TDD в каналах с шириной 5 и 10 МГц.

В числе основных характеристик системы WiMAX отмечают малое время задержки отклика, повышенную безопасность, высокое качество связи - QoS и, при условии достижения гармонизации радиочастотного спектра, возможность глобального роуминга. К слову, рабочая группа по роумингу Форума WiMAX планирует объявить спецификации и бизнес-модель организации роуминга как между сетями WiMAX, так и другими сетями, основанными на стандартах IMT-2000. Также, Форум WiMAX выполняет активную роль в обеспечении взаимодействия сетей WiMAX с существующими сетями 3G и поддержке новой архитектуры IMS, позволяя операторам предлагать одинаковый набор и уровень сервисов на базе различных проводных и беспроводных интерфейсов.

Вспомним, что система WiMAX является развитием широкополосных сетей, основывающихся на передаче данных, тогда как система LTE относится к сотовым технологиям, которые изначально основывались на передаче голоса. Но при этом все явнее наблюдается конвергенция широкополосных и мобильных систем, в частности, технология WiMAX стремится к большей мобильности, а система LTE развивается в сторону сверхвысоких скоростей передачи данных. (См. рис. 12.1). Ну а в дальнейшем, поскольку эта тенденция продолжается, возможно появление нового действительно универсального стандарта, способного обеспечить глобальную всеобъемлющую связь.

Рис. 12.1. Конвергенция широкополосных и мобильных систем.

Ожидается, что дальнейшее развитие системы WiMAX будет сопровождаться появлением новых стандартов IEEE 802.16. В рамках Рабочих групп IEEE 802.16 проводятся многочисленные исследования по совершенствованию стандарта, и наиболее перспективным в настоящее время видится проект стандарта IEEE 802.16m, который, как предполагается, будет описывать системы «после IMT-2000», известные сейчас как «IMTAdvanced». Форум WiMAX оценивает стандарт IEEE 802.16m как основу конвергенции системы WiMAX и других технологий мобильной связи.

Программа IMT-Advanced, призвана создать системы, способные предоставлять еще более высокие скорости передачи данных, большую мобильность и функциональность, недоступные в системах IMT-2000. Так, предполагается, что технологии IMT-Advanced будут обеспечивать скорости до 100Мбит/с при высокой мобильности и до 1Гбит/с – при низкой мобильности и фиксированном режиме. Эти технологии принято называть четвертым поколением мобильной связи - 4G. (См. рис. 12.2).

Рис. 12.2. Эволюция широкополосных и мобильных систем.

Отличие систем WiMAX и Wi-Fi.

Сопоставления систем WiMAX и Wi-Fi далеко не редкость, возможно, потому, что звучание терминов созвучно, название стандартов, на которых основаны эти технологии, похожи (стандарты IEEE, оба начинаются с «802.»), а также обе технологии относятся к системам беспроводного широкополосного доступа. Но, несмотря на это, эти технологии направлены на решение различных задач. (См. Табл. 12.1).

Таблица 12.1. Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи WiMAX - это система связи дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно используется для предоставления провайдером конечному пользователю соединения с Интернет типа «точкаточка». Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают различные режимы доступа, от фиксированного до мобильного.

Wi-Fi - это система более короткого действия (обычно покрывающая сотни метров), которая используется для обеспечения доступа к локальной сети с выходом или без выхода в Интернет.

Системы WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разные механизмы Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и абонентским устройством. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать высокий уровень QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS, подобный тому, что используется в сетях Ethernet, при котором пакеты получают различные приоритеты. Такой подход не гарантирует одинакового уровня QoS для каждого соединения.

Из-за дешевизны и простоты установки, системы Wi-Fi часто используется для предоставления клиентам быстрого доступа в Интернет.

Например, в большинстве кафе, отелей, вокзалов и аэропортов можно обнаружить бесплатную точку доступа Wi-Fi.

Основные характеристики систем WiMAX С появлением стандартов WiMAX 802.16 и дополнением мобильности производители стали проявлять значительно больший интерес к возможности взаимодействия и принятию единых стандартов. Этот интерес был подкреплен весьма эффективной рекламной кампанией, проведенной компанией Intel, раскрывшей все преимущества и достоинства технологии WiMAX. В частности, стандарты WiMAX предполагают значительное снижение затрат на организацию связи, при этом обеспечивая стандартизацию оборудования и их возможность взаимодействия. Так что, к примеру, поставщики чипов такие, как Intel и Fujitsu, смогут производить и поставлять чипы в огромных количествах, что, в конечном счете, будет приводить к снижению цен абонентского оборудования.

К рабочим характеристикам систем WiMAX выдвигается много требований и, главным образом, по отношению к максимальной скорости передачи данных и дальности связи. Но при этом зачастую упускается то, что максимальные показатели этих характеристик нельзя обеспечить одновременно. В системах WiMAX можно достичь скоростей выше 70Mбит/c, но только при выполнении следующих условий: качество канала связи должно быть достаточно хорошим, чтобы поддерживать высокий уровень модуляции (что означает наличие прямой или близкой к прямой видимости), и необходимо наличие 2048 субканалов в канале шириной в 20МГц. Либо можно обеспечить дальность связи в более чем 56 км, но тогда скорости передачи данных будут порядка 2-3 Мбит/c, и при этом качество канала должно быть достаточно высоким, что обеспечивается при наличии почти прямой видимости между объектами с незначительным числом препятствий и использовании узконаправленных антенн. Мобильный WiMAX, основанный на стандарте 802.16е, по всей видимости, будет ограничен шириной канала в 10МГц, но при этом будет обеспечивать скорости в 37Mбит/с. В полосе шириной 5MГц системы WiMAX смогут предложить пиковые скорости в 18,7Mбит/c, что является сопоставимым с максимальными показателями систем сотовой связи UMTS версии 5 (14, Mбит/c в полосе 5МГц).

Испытания систем WiMAX продемонстрировали высочайшие показатели этой технологии, и есть все основания ожидать, что она станет достойным дополнением системам сотовой связи 3-го поколения (3G) на рынке мобильной беспроводной связи, а также заменой проводных систем связи и продолжением систем фиксированной беспроводной связи.

К числу основных характеристик систем WiMAX относятся также следующие:

Гибкая архитектура сети Архитектура WiMAX может иметь несколько конфигураций, включая режимы «точка-точка», «точка-многоточка» и так называемую «всеохватывающую» зону покрытия. Уровень управления доступом к среде MAC поддерживает режимы «точка-многоточка» и «всеохватывающей связи» за счет распределения временных слотов между абонентскими устройствами (АУ). Если в сети WiMAX работает только одно АУ, то базовая станция (БС) выйдет на связь с АУ в режиме «точка-точка», используя антенну с более узкой диаграммой направленности, что позволит увеличить дальность связи.

Повышенная безопасность связи Технология WiMAX может поддерживать алгоритмы шифрования AES (Advanced Encryption Standard) и 3DES (Triple Data Encryption Standard).

Благодаря шифрованию каналов между БС и АУ система WiMAX обеспечивает конфиденциальность связи между абонентами (защищает от прослушивания) и безопасность по всей сети, предотвращая также возможные риски незаконного подключения к услугам оператора. Система WiMAX имеет также встроенную поддержку VLAN, что обеспечивает защиту данных, передаваемых различными пользователями через одну БС.

Быстрое развертывание сети В отличие от сетей проводной связи системы WiMAX не требуют, либо требуют незначительное количество выносных сооружений, прокладки кабелей и т.п. Вероятность получения операторами разрешений на использование радиочастот высока, так как система WiMAX рассчитана для работы в нескольких, пока еще не сильно перегруженных, диапазонах частот.

Оборудование WiMAX готово к работе сразу, как только будут установлены модули и антенна, и к ним будет подведено питание. В некоторых случаях весь процесс установки системы WiMAX может занять несколько часов, тогда как для других решений это потребовало бы дней и месяцев. К примеру, WiMAX был использован для предоставления доступа в Интернет выжившим после цунами, произошедшего в декабре 2004г. в Индонезии, где вся телекоммуникационная инфраструктура области была выведена из строя, и требовалось оперативное восстановление услуг связи для всего региона.

Многоуровневый сервис Вид предоставляемых услуг зависит в основном от соглашения по уровню сервиса между провайдером услуг и конечным пользователем. При этом провайдер может предоставлять различные уровни сервиса различным абонентам или даже различным пользователям одного абонентского устройства.

Качество услуг WiMAX (QoS) Система WiMAX может быть динамично оптимизирована для передачи различных трафиков и может поддерживать следующие 4 вида услуг:

Безусловное предоставление сервиса рассчитано для передачи в режиме реального времени потоков данных, состоящих из пакетов фиксированного размера, формируемых с определенной периодичностью. Это могут быть голосовые каналы T1/E1 или Предоставление сервиса в реальном масштабе времени предусматривает передачу пакетов данных с переменными размерами, формируемых с определенной периодичностью, например видеоизображение формата MPEG.

Предоставление сервиса не в реальном времени используется для передачи данных, не критичных к временным задержкам, требующих минимальных скоростей передачи и имеющих пакеты с переменными размерами, например файлы FTP.

Сервис «по возможности» рассчитан для передачи потоков данных, не требующих гарантированных каналов передачи и которые можно передать «по возможности», то есть по мере появления свободных слотов.

Взаимосовместимость оборудования Технология WiMAX построена на международном, не зависящем от одного разработчика, стандарте, и тем самым позволяет конечным пользователям использовать свои АУ в различных местах или у различных провайдеров. Фактор совместимости оборудования также гарантирует сохранность инвестиций операторов, так как они могут использовать оборудование различных поставщиков. Кроме этого, это приводит к возникновению здоровой конкуренции между производителями и, в конечном счете, к снижению стоимости конечного оборудования.

Встраиваемость в сеть Как и в современных сотовых системах, абонентское оборудование самоидентифицироваться, т.е. автоматически определить характеристики канала связи с базовой станцией, зарегистрироваться в базе данных системы и установить соответствующие параметры передачи сигнала.

Мобильность Версия Е стандарта IEEE 802.16, добавила в технологию WiMAX основные функциональные возможности для поддержки мобильности.

Усовершенствования коснулись в основном физического уровня за счет добавления технологий обработки радиосигнала OFDM и OFDMA, которые продемонстрировали превосходные показатели в условиях отсутствия прямой видимости - NLOS и высокую стойкость к многолучевости сигнала.

Мобильный WiMAX обеспечит возможность поддержки надежной связи при скоростях до 160 км/ч.

Экономическая эффективность Как отмечалось выше, технология WiMAX основана на открытом международном стандарте, и ее массовое внедрение вместе с применением недорогих, широко используемых чипов и компонентов будет способствовать значительным снижениям капитальных затрат на приобретение оборудования и создание сетей и, как результат, приведет к уменьшению цен на конечные услуги для пользователей.

Широкая зона охвата Система WiMAX может динамично поддерживать различные уровни модуляции, включая как методы фазовой модуляции BPSK, QPSK, так и квадратичной амплитудной модуляции 16-QAM и 64-QAM. При использовании усилителя мощности передачи и методов модуляции низкого уровня можно достичь больших дальностей связи, особенно при наличии прямой видимости, более чем 56км.

Связь без прямой видимости Под отсутствием прямой видимости понимается состояние, когда первая зона Френеля радиолуча полностью закрыта. Особенностью технологии OFDM, использованной в WiMAX, является ее способность работать с высокими показателями и при отсутствии прямой видимости между связываемыми объектами. Эта способность позволяет системам WiMAX предоставлять широкополосную связь даже при отсутствии прямой видимости, чего нельзя добиться в других системах.

Высокая емкость Благодаря использованию методов модуляции высокого уровня (64QAM) и при наличии широкой полосы пропускания (в настоящее время 7MГц, с планируемым расширением ее до уровня требований стандартов IEEE и ETSI), системы WiMAX могут предоставлять значительные емкости трафика конечным пользователям.

Охват труднодоступных территорий Технологии семейства 802.16 позволят экономически более эффективно (по сравнению с проводными технологиями) не только предоставлять доступ в сеть новым клиентам, но и расширять спектр услуг и охватывать новые труднодоступные территории.

Диапазон рабочих частот В семействе стандартов 802.16 предусмотрено использование диапазонов частот 2,5ГГц, 3,5ГГц и 5,8ГГц, которые, как правило, лицензируются правительственными органами.

Области применения и распространение системы WiMAX Сети БШД используются в настоящее время для следующих приложений:

• для решения задачи «последней мили» в предоставлении базисных услуг телефонии и передачи данных в районах, где инфраструктура проводной связи еще не существует (например, в развивающихся странах или удаленных сельских областях);

• для установления коммутационных линий T1/E1 в режиме «точкаточка» для различных пользователей, в том числе для сотовых операторов 2G и 3G;

• для предоставления услуг беспроводного Интернета;

• для быстрого развертывания временных сетей связи в удаленных точках (например, при проведении крупных спортивных или культурных мероприятий).

C добавлением стандарта 802.16 версии Е, WiMAX будет также использоваться для предоставления дополнительных услуг, в частности:

• мобильной телефонии на основе VoIP;

• мобильных мультимедийных услуг, основанных на IP-протоколе;

• загрузки больших объемов данных при низких затратах через, так называемые, «Hot-Zone» в режиме «точка-многоточка».

Несмотря на то, что стандарт IEEE 802.16e был утвержден не так давно, (в декабре 2005г.), в мире уже реализованы и функционируют несколько сетей на его основе. Среди них сети Korea Telecom и SK Telecom в Корее, использующие диапазон частот 2,3–2,4ГГц; операторы Sprint-Nextel, Clearwire, AT&T и NextWave Broadband в США, национальный оператор Пакистана - Wateen Telecom, охвативший практически всю территорию страны и др. К слову, на сегодняшний день Пакистан обладает самой большой в мире полнофункциональной сетью WiMAX национального масштаба. Компания Wateen Telecom установила свои сети в семнадцати городах страны, использовав оборудование Motorola.

Преимущества и недостатки системы WiMAX Среди преимуществ системы WiMAX выделим следующие:

оптимизированный под IP-протокол;

более совершенный тип модуляции OFDMA, лучше подходящий для мобильных систем, в отличие от методов модуляции возможность удобного встраивания контроллеров в ноутбуки, телефоны и бытовую технику;

широкий диапазон частот, достаточный для создания крупных сетей, аналогичных сетям сотовой связи;

поддержка прогрессивных разработок в области антеннофидерных устройств, таких как MIMO;

использование стандартного оборудования для IP-сетей;

встроенные средства управления качеством обслуживания, позволяющие операторам реализовывать услуги различного уровня QoS с учетом уникальных особенностей заказчиков;

мультисервисные сетевые платформы, дающие возможность операторам предлагать частным и корпоративным абонентам услуги телефонии, широкополосного доступа, мобильной связи и К недостаткам и сдерживающим факторам развития системы WiMAX отнесем следующие:

Стандарт все еще находится на стадии тестирования, и провайдеры услуг не спешат заменять дорогостоящее, но уже работающее оборудование новым, ибо это потребует производительность и окупить вложенные средства быстро.

При развертывании WiMAX-сетей там, где доступа к Internet раньше не было, приходится сталкиваться с проблемой наличия в малонаселенных или удаленных регионах недостаточного числа потенциальных пользователей, обладающих необходимым оборудованием или денежными средствами на его приобретение.

Позиция многих специалистов, которые считают недопустимым использование СВЧ каналов прямой видимости, вредных для Станции, работающие сейчас в режиме фиксированного WiMAX, не смогут поддерживать мобильный режим. То есть при переходе на следующий стандарт WiMAX потребуется обновление части оборудования, что отпугивает крупных провайдеров.

Наличие конкурентного стандарта широкополосной связи, использующего близкие диапазоны радиочастот - WiBro. Этот стандарт тоже до конца не лицензирован, однако он уже получил определенную известность. А потому всегда существует вероятность, что через несколько лет предпочтительным Таким образом, при видимых преимуществах стандарта WiMAX еще рано говорить о тотальном внедрении технологии или даже о возможности перехода на нее и отказа от существующих сетевых решений. Необходимо получить результаты полевых испытаний лицензированного оборудования стандарта 802.16е, а затем можно ожидать утверждения стандартов версии 802.16f (Full Mobile WiMAX) и 802.16m. Первый из них включает в себя алгоритмы обхода препятствий и оптимизацию сотовой топологии покрытия между базовыми станциями. Второй стандарт должен поднять скорость передачи данных со стационарным клиентским оборудованием до 1 Гбит/с и с мобильным клиентским оборудованием - до 100 Мбит/с. Эти стандарты планируется утвердить в 2008-2009 годах соответственно.

Далее можно ожидать лицензирования оборудования с поддержкой новых стандартов, конкуренции на рынке производства оборудования и услуг доступа через систему WiMAX. И только тогда можно будет говорить о действительных преимуществах и недостатках этой технологии по сравнению с ныне существующими.

Краткая история развития стандартов WiMAX Основные работы над разработкой стандартов IEEE 802.16 были начаты в 2001г. В июне того же года был основан Форум WiMAX отраслевой консорциум, призванный для разработки рекомендаций по производству оборудования на основе стандартов семейства 802.16. Уже в декабре 2001г. появилась первая версия нового беспроводного стандарта широкополосной связи IEEE 802.16-2001.

Стандарт описывал стационарные беспроводные сети в масштабе города – «мегаполиса» (metropolitan area network, MAN), и таким образом первоначальным названием стандарта стало WirelessMAN (WiMAN).

Топология нового стандарта представляла собой только режим "точкамноготочка", а на физическом уровне предполагалось использование одной несущей частоты (Single-Carrier, SC). Поэтому в название протокола стали добавлять SC - WirelessMAN-SC. В качестве рабочих частот предусматривалось использовать диапазон от 10 до 66ГГц. При этом стандарт предполагал работу только в условиях прямой видимости, и это, в конце концов, привело к тому, что устройства стандарта 802.16-2001 так и не получили широкого распространения. Также сдерживало то, что для работы на таких высоких частотах еще не была создана достаточная аппаратная база.

С учетом этих факторов в январе 2003г. было принято расширение стандарта 802.16 под названием 802.16a-2003, которое предусматривало использование нового частотного диапазона от 2 до 11 ГГц. Данный стандарт тоже был ориентирован на создание стационарных беспроводных сетей масштаба мегаполиса. Предполагалось, что он станет альтернативой традиционным решениям широкополосного доступа для "последней мили" кабельным модемам, xDSL и каналам Т1/Е1. Кроме того, сети стандарта 802.16a планировались для использования в качестве дополнительной технологии для подсоединения точек доступа стандарта 802.11b/g/a к Интернету. Но слабым местом стандарта оказался плохой радиоохват внутри помещений.

Логическим продолжением стандарта 802.16a стал стандарт 802.16d, который предусматривал возможность реализации фиксированного доступа внутри помещений. Окончательно стандарт 802.16d был принят в июле 2004г. и получил название 802.16-2004. С появлением версии D необходимость отдельного развития стандартов 802.16d и 802.16a стала неактуальной, поскольку итоговая версия стандарта 802.16d охватывала все возможности предыдущих стандартов.

Но работы по разработке стандартов на этом не прекратились, поскольку главная цель по приданию системам БШД мобильности еще не была достигнута. Так, в декабре 2005г. был утвержден стандарт IEEE 802.16e (также именуемый как IEEE 802.16-2005), но больше известный как «мобильный WiMAX». В том же году была открыта первая лаборатория для сертификации оборудования WiMAX на базе компании Сетеком (Испания).

Также примечательно, что параллельная разработка Европейского института по телекоммуникационным стандартам ETSI – стандарт HiperMAN, также увидел свет в 2005г. Стандарт рассчитан для эксплуатации в европейских странах с использованием диапазона частот 2 – 11ГГц.

HiperMAN рассчитан для предоставления беспроводного широкополосного доступа в Интернет в обширной зоне охвата в фиксированном и мигрируемом режимах работы пользователей. Таким образом, стандарт HiperMAN является альтернативой системам WiMAX (или стандартам IEEE 802.16), а также корейской разработке WiBro. Вместе с тем стандарт разрабатывался в тесном сотрудничестве с рабочей группой IEEE 802.16 и поэтому между стандартами HiperMAN и IEEE 802.16a-2003 будет поддерживаться «бесшовный роуминг».

Год 2006 ознаменовался появлением первых рабочих образцов оборудования на базе стандарта 802.16-2004, и тем самым началось активное внедрение фиксированного WiMAX. Поскольку фиксированная и мобильная версии WiMAX не стали взаимосовместимыми, т.е. превратились в конкурентов, то стратегической задачей производителей и операторов фиксированного WiMAX стало скорейшее и широкое освоение рынков БШД до появления продукции мобильного WiMAX.

Нельзя не упомянуть и о том, что в том же 2006г. были запущены первые сети WiBro в Корее. Это стало результатом многолетней активной работы главных представителей южнокорейской телекоммуникационной индустрии – компаний Samsung, LG, Korean Telecom и South Korea Telecom с участием государства. Так, уже в феврале 2002г. правительство Южной Кореи выделило радиочастотную полосу в 100МГц в диапазоне 2,3 - 2,4ГГц;

в конце 2004г. первая фаза WiBro прошла государственную стандартизацию и в конце 2005г. МСЭ признал технологию WiBro в качестве стандарта IEEE 802.16e. Наконец, в июне 2006г. два оператора - Korean Telecom и South Korea Telecom, запустили коммерческую эксплуатацию сетей WiBro. Таким образом, под WiBro необходимо понимать технологию БШД, соответствующую международному стандарту IEEE 802.16e (мобильный WiMAX). WiBro использует технологию радиодоступа OFDMA с полосами 8,75МГц и поддержкой временного дуплекса TDD. Абонентские устройства могут связываться с базовыми станциями на расстояниях от 1 до 5 км. со скоростями передачи данных в 30—50 Мбит/с. Причем сеть будет поддерживать мобильность абонента на скоростях до 120 км/ч.

Между тем разработчики мобильного WiMAX не отставали. Так, в 2007г. прошла успешная сертификация первого оборудования на базе стандарта IEEE 802.16e, и на рынке WiMAX появилось два конкурирующих лагеря – сторонники фиксированной и мобильной версии стандарта. В связи с этим очень важно более подробно рассмотреть эти версии стандарта и сравнить их характеристики.

Фиксированный и мобильный версии стандарта IEEE 802. Определенный набор характеристик присущ всему семейству WiMAX, однако его версии существенно отличаются друг от друга. Разработчики стандарта искали оптимальные решения как для фиксированного, так и для мобильного применения, но совместить все требования в рамках одного стандарта не удалось. Между тем, все же общие свойства стандартов IEEE 802.16d и IEEE 802.16e имеются.

Прежде всего, это стандартизированные во всем мире технологии с открытыми спецификациями и построенные на единой IP-платформе. Оба стандарта имеют высокую пропускную способность сети в сочетании с большой зоной обслуживания базовых станций. Технологии способны работать как при наличии, так и отсутствии прямой видимости между базовыми станциями и абонентскими устройствами с поддержкой требуемого качества обслуживания – QoS и малым временем задержки отклика при передаче информации по радиоканалу. Стандарты могут использовать широкий диапазон частот в сочетании с высокой спектральной эффективностью.

Хотя ряд базовых требований совпадает, нацеленность технологий на разные рыночные ниши привела к созданию двух отдельных версий стандарта (вернее, их можно считать двумя разными стандартами). Каждая из спецификаций WiMAX определяет свои рабочие диапазоны частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала, принципы повторного использования радиочастот и прочие показатели. А потому системы WiMAX, основанные на версиях стандарта IEEE 802.16 e и d, практически несовместимы. Изучим эти стандарты подробнее.

Стандарт IEEE 802.16-2004, (также известный как IEEE 802.16d и фиксированный WiMAX).

В стандарте используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM), и поддерживается фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Пользовательские устройства представляют собой стационарные модемы для установки вне и внутри помещений, а также PCMCIA-карты для ноутбуков. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны частот 3,5ГГц и 5ГГц. По сведениям Форума WiMAX, насчитывается уже порядка 175 внедрений фиксированной версии. Многие аналитики видят в ней конкурирующую и вместе с тем дополняющую технологию проводного широкополосного доступа DSL.

Стандарт IEEE 802.16-2005, (также известный как IEEE 802.16e и мобильный WiMAX).

Оптимизированная для поддержки мобильных пользователей версия поддерживает ряд специфических функций, таких как «хэндовер» и роуминг.

Применяется масштабируемый доступ на основе OFDM (S-OFDMA), возможна работа как при наличии, так и отсутствии прямой видимости.

Планируемые частотные диапазоны для сетей Mobile WiMAX таковы:

2,3ГГц; 2,5ГГц и 3,4–3,8ГГц. В мире реализованы несколько пилотных проектов, а недавно оператор Sprint анонсировал старт проекта национального масштаба. Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения (например, EV-DO, HSPA).

Сравнение стандартов IEEE 802.16-2004 и IEEE 802.16- Появление стандартов WiMAX вызвало огромный интерес со стороны операторов, рассматривающих возможность реализации беспроводных широкополосных сетей, отличающихся высокими эксплуатационными характеристиками и разумной стоимостью. Однако, наличие двух несовместимых между собой стандартов WiMAX (802.16e и 802.16d) несколько усложнило процесс принятия операторами решений об инвестициях в эти технологии. Известно, что стандарт 802.16d называют фиксированным, а 802.16e — мобильным. На самом же деле стандарт 802.16e позволяет предоставлять полный спектр услуг связи и фиксированным, и портативным, и мобильным абонентам. Мы видели выше, что первые продукты с поддержкой стандарта 802.16d появились на рынке в 2006г., а поддерживающие 802.16e - в начале 2007г. Таким образом, временной промежуток между выходом этих продуктов оказался совсем мал, и преимущества стандарта 802.16d, связанные с более ранним появлением соответствующей продукции, свелись к минимуму. В результате операторы, принимающие решения об инвестировании средств, стали перед серьезным выбором и должны тщательно взвесить качества каждого из этих стандартов и принять во внимание их роль в долгосрочной перспективе. Каковы же различия фиксированного и мобильного WiMAX?

Очевидно, что основное различие двух технологий состоит в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных»

абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 120 км/ч. При этом мобильность означает наличие функций роуминга и «хэндовера», т.е. бесшовного переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). Разумеется, мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей.

Второе различие в том, что стандарт 802.16e не обладает совместимостью со стандартом 802.16d. Хотя некоторые производители оборудования стандарта 802.16d предлагают базовые станции, оснащенные дополнительными аппаратными или программными средствами, позволяющими перейти на 802.16e, подобный переход никак не затронет уже используемые абонентские терминалы стандарта 802.16d. Обеспечение возможности модернизации оборудования базовой станции также может вылиться в значительные дополнительные расходы. Ожидается, что в большинстве развертываемых систем стандарта 802.16d будет использоваться частотное разделение каналов - FDD. В приоритетных профилях для стандарта 802.16e ожидается применение временного разделения каналов - TDD. Это усложнит любой вид перехода с одного стандарта на другой, так как одновременная работа TDD и FDD в одном частотном диапазоне может привести к возникновению помех. Кроме того, оператору, использующему аппаратуру стандарта 802.16d и через некоторое время пытающемуся установить оборудование 802.16e придется разделить имеющийся частотный ресурс между системами двух стандартов.

Значительные различия имеются в реализации радиоинтерфейса. В стандарте 802.16d поддерживаются как мультиплексирование OFDM с быстрым преобразованием Фурье массива из 256 элементов (256 FFT), так и технология радиодоступа OFDMA с 2048 подканалами. В итоге, в профиле физического уровня PHY стандарта 802.16d Форум WiMAX решил использовать OFDM с 256 FFT, а не OFDMA с 2048 FFT. При разработке стандарта 802.16e было принято решение внести усовершенствования на физическом уровне в виде поддержки переменного метода OFDMA (SOFDMA). Одно из преимуществ технологии OFDMA, примененных в рамках стандарта 802.16e состоит в том, что полоса пропускания канала является переменной. Существует постоянное соотношение между шириной полосы и частотой дискретизацией символов OFDM. В стандарте 802.16e предусмотрено несколько размеров массива FFT: 128, 512, 1024 и 2048, что позволяет реализовать радиоинтерфейс с переменной шириной полосы.

Кроме того, технология OFDMA в 802.16e позволяет использовать ряд способов организации подканалов, призванных оптимизировать рабочие характеристики сети с целью обеспечения е соответствия тем или иным требованиям по дальности связи и емкости сети. На физическом уровне символы OFDM и поднесущие частоты разделяются на отдельные логические и физические подканалы с помощью частотного планирования, как на частотно-разнесенной, так и частотно-избирательной основах. Метод планирования с частотным разнесением предусматривает схему, когда поднесущие, назначенные каждому логическому подканалу, псевдослучайным образом распределяются между имеющимися группами подканалов. Использование этого метода обеспечивает разнообразие частот, позволяющее наиболее оптимально использовать канальный ресурс в самых различных условиях связи, а также расширить зону действия и повысить емкость сети. Метод частотного планирования с частотной избирательностью поддерживается в режиме адаптивной модуляции и кодирования (AMC). Режим AMC позволяет организовывать подканалы посредством назначения поднесущих, находящихся в непосредственной близости. Распределение ресурсов между абонентами с использованием выбора частот может способствовать повышению емкости сети до 30%.

Оборотной стороной этого метода является увеличение объема служебного трафика.

Система стандарта 802.16d обладает меньшей свободой действий в части распределения ресурсов между абонентами, так как оно может производиться только одному абоненту на один символ. Использование OFDMA позволяет распределять ресурсы между несколькими абонентами на один символ. Возможности изменения ширины полосы пропускания и использования различных способов организации подканалов дают физическому интерфейсу OFDMA в 802.16e значительные преимущества перед OFDM в 802.16d.

Хотя в обоих стандартах определены различные требования и дополнительные методы организации высокоэффективного беспроводного широкополосного канала связи, в стандарте 802.16e эти требования были расширены и производителям были предоставлены возможности дальнейшего улучшения емкости сети, дальности связи, энергопотребления терминалов и качества обслуживания, а также поддержка мультимедийных и прочих систем, работающих на основе протокола IP. Стандарты 802.16d и 802.16e поддерживают различные алгоритмы прямой коррекции ошибок, призванные повысить емкость широкополосной системы беспроводной связи. Обязательным является использование простых сверточных кодов и ARQ, а в качестве дополнительных средств могут применяться более высокоэффективные приемы, такие как сверточные турбо-коды (CTC) и гибридная обратная связь (HARQ). Однако, эти высокоэффективные средства прямого исправления ошибок вряд ли будут использованы в первом поколении изделий стандарта 802.16d. Стандарт 802.16e позволяет применять более совершенные способы кодирования, такие как проверка на четность с малой плотностью (LDPC) и другие высокоэффективные приемы кодирования, такие как CTC, уже в первых продуктах мобильного WiMAX.


Дополнительные решения, призванные расширить зону действия сети, предусмотрены как в стандарте 802.16d, так и в 802.16e. Они реализуются при помощи таких методик как пространственное разнесение антенн и пространственно-временное кодирование (STC). Эти возможности получили дальнейшее развитие в стандарте 802.16e, где сделан больший акцент на методы разнесения антенн и реализации адаптивных антенн. В передатчиках базовых станций реализована поддержка многоантенных конфигураций, в том числе дополнительные режимы усовершенствованной антенной подсистемы (Advanced Antenna Subsystem, AAS), режимы пространственновременного кодирования без обратной связи (для 2-4 передающих антенн) и режимы MIMO с обратной связью.

В стандарте 802.16e описывается ряд функций управления энергопотреблением (режимы «сна» и «ожидания»), обеспечивающих экономию электроэнергии и более долгое время автономной работы абонентских устройств. Новейшие дополнения в части работы в мобильном режиме, внесенные в стандарт 802.16e, способствуют дальнейшему повышению качества работы оборудования, даже при перемещениях на высоких скоростях. Это достигается за счет улучшенного «хэндовера», контроля параметров сигнала соседних сот, а также поддержки мобильности в «спящем» режиме, что обеспечивает снижение энергопотребления абонентского устройства.

В стандарте 802.16e вводится использование усовершенствованного алгоритма приоритетного предоставления канала в реальном времени (Extended Real - Time Polling Service, ERTPS). Использование этого алгоритма позволяет улучшить показатели задержки отклика и е неравномерности (джиттера). Благодаря этому система стандарта 802.16e способна эффективно управлять скоростью и другими параметрами передачи трафика. Использование средств обеспечения QoS особенно важны в случае передачи речи по протоколу IP (VoIP).

Также стандарт 802.16e предусматривает возможности групповой и широковещательной передачи. Использование позволяет реализовывать одночастотные сети (Single Frequency Network, SFN) для услуг групповой и широковещательной передачи с весьма высокой скоростью передачи данных даже на границах сот. Возможность групповой и широковещательной передачи позволяет мультимедийным системам, характеризующимся большим объемом трафика по протоколу IP (например, IP-TV), в которых применяется потоковая передача видео, значительно оптимизировать использование полосы пропускания и доставку контента.

И, наконец, финансовый аспект. Рынок систем БШД продолжает расти, и поэтому их стоимость должна в будущем снизиться вследствие массового внедрения и экономии за счет масштабов производства. Как показывает опыт, распространение портативных и мобильных систем очень часто способствует наращиванию их дальнейшего производства. Развитие мобильных систем стандарта 802.16e позволит сделать их дешевле решений стандарта 802.16d. Кроме того, крупнейшие производители чипсетов, такие как Intel, официально заявили о том, что 802.16e станет основным стандартом систем WiMAX.

Но сравнение не будет полным, если не привести преимущества и фиксированного WiMAX. Это, прежде всего, более высокая пропускная способность за счет используемых типов модуляции и кодирования сигнала.

Это очень важно для корпоративных пользователей, выдвигающих жесткие требования к полосе пропускания и имеющих возможность установки фиксированного модема. Для фиксированного WiMAX имеется больший выбор поставщиков готового оборудования за счет того, что спецификация 802.16d появилась раньше, чем 802.16e. Наличие оборудования, протестированного на взаимную совместимость, и наличие сертификатов Форума WiMAX гарантируют полную совместимость устройств разных производителей.

Подводя итог рассмотрению стандартов IEEE802.16e и IEEE812.16d, приведем обобщенное сравнение характеристик этих стандартов, сведенное в таблицу 13.1, а также классификацию услуг, предоставляемых этими стандартами в таблице 13.2.

Таблица 13.1. Сравнительная таблица стандартов IEEE812.16d и 1. Материалы Форума WiMAX: http://www.wimaxforum.org/ 2. Материалы IEEE: http://ieee802.org/ 3. Материалы Википедия: http://en.wikipedia.org/wiki/ 4. Mногообразие в единстве. Роман Подойницын, Андрей Сафронов:

http://www.osp.ru/nets/2006/17/ 5. Материалы компании Motorola о стандарте WiMAX:

http://www.motorola.com/Business/USEN/Business+Product+and+Services/Wireless+Broadband+Networks/ Лекция Основные принципы архитектуры сети WiMAX В отношении архитектуры сетей WiMAX институт IEEE определил лишь физический PHY и MAC уровни стандарта IEEE 802.16. Такой подход в свое время показал свою эффективность применительно к технологиям Ethernet и Wi-Fi, в которых протоколы более высоких уровней, типа TCP/IP, SIP, VoIP и IPSec, были приняты другими отраслевыми структурами, в данном случае, группой IETF (от англ. Internet Engineering Task Force - Целевой группой по проектированию сети Интернет). К примеру, для технологий мобильной связи, такие органы стандартизации, как Программы 3GPP и 3GPP-2 устанавливают стандарты по широкому набору интерфейсов и протоколов, так как это необходимо не только для взаимодействия по общему радиоинтерфейсу, но и для взаимодействия и роуминга между различными сетями, построенными на оборудовании различных производителей. По аналогии с этим, разработкой протоколов и интерфейсов для стандарта IEEE 802.16 занялся Форум WiMAX. В частности, в его рамках были организованы две рабочие группы: Группа по организации сети (англ. Network Working Group), специализирующаяся на подготовке спецификаций высоких уровней для стационарного, мигрирующего, портативного и мобильного режимов, и Группа по предоставлению услуг (англ. Service Provider Working Group), которая определяла требования и помогала их реализовывать Группе по организации сети. В своей работе эти группы основывались на следующих главных принципах построения сети:

1. Архитектура сети должна быть построена на пакетной коммутации, включая процедуры, определенные непосредственно стандартом IEEE 802.16, а также процедуры, соответствующие стандартам IETF и Ethernet.

2. Архитектура должна отделять уровень доступа от уровня соединения. Элементы сети уровня коммутации должны быть независимыми от технологий радиодоступа стандарта IEEE 802.16.

3. Архитектура должна быть модульной и гибкой, чтобы поддерживать различные варианты развертывания сети, в частности, такие как:

o От сетей малых размеров к сетям больших размеров o Городские, пригородные и сельские условия распространения радиоволн o Лицензируемые и/или нелицензируемые диапазоны рабочих частот o Иерархические, одноуровневые и самоформирующиеся топологии сети и их o Совместная работа фиксированных, мигрирующих, портативных и Участники Форума WiMAX определили Опорную модель сети WiMAX (Network Reference Model - NRM), которая является логическим представлением архитектуры сети.

NRM описывает функциональные узлы сети и опорные точки, по которым осуществляется взаимодействие между функциональными узлами. Такая архитектура сети была предложена с целью обеспечения функциональности, удовлетворяющей различным моделям развертывания сети и режимам работы терминалов. Форум WiMAX разработал архитектуру, которая определяет множество аспектов работы WiMAX-сетей:

взаимодействие с другими сетями, распределение сетевых адресов, управление мобильностью, аутентификация и многое другое. Главная особенность архитектуры сети WiMAX заключается в том, что она не привязана к какой-либо определнной конфигурации и обладает высокой гибкостью и масштабируемостью. Например, сеть может поддерживать абонентские устройства (АУ) с различными функциональными возможностями и точки доступа (ТД) с переменными зонами покрытия, – начиная от фемто-и пикосот и заканчивая микро- и даже макросотами.

Форум WiMAX определил также состав узлов сети вместе с некоторыми межузловыми соединениями (или, так называемыми, опорными точками - Reference points), получившими обозначения R1 - R5 (основные) и R6 - R8 (вспомогательные).

Опорная модель сети WiMAX в общем виде представлена на рис. 14.1.

Как видно из рис. 14.1, основными узлами сети WiMAX являются следующие:

SS/MS: the Subscriber Station/Mobile Station – Абонентское устройство ASN: the Access Service Network – Сеть предоставления доступа BS: Base station – базовая станция (или точка доступа), является частью ASN ASN-GW: the ASN Gateway - Шлюз ASN, является частью ASN CSN: the Connectivity Service Network – Сеть коммутации HA: Home Agent – домашний агент, является частью CSN AAA: Authentication, Authorization and Accounting Server – Сервер аутентификации, авторизации и учета, является частью CSN NAP: a Network Access Provider – провайдер доступа в сеть NSP: a Network Service Provider – провайдер услуг сети Каждый из узлов MS, ASN и CSN представляет собой групповую функциональность. Многие их этих функций могут быть реализованы в одном устройстве или в нескольких, с распределением функций. Объединение или распределение функций в устройстве является выбором, определяемым моделью интеграции системы или требованиями, предъявляемыми к характеристикам системы. Взаимодействие внутри системы строится на определении протоколов взаимодействия между функциональными узлами сети.

Сеть предоставления доступа - ASN.

Узел ASN определяет логическую границу уровней предоставления доступа и коммутации и предлагает удобный способ взаимодействия и обмена сообщениями между функциональными узлами, связанными с услугами предоставления доступа. ASN представляет собой узел функционального взаимодействия с абонентами сети WiMAX, а также функций коммутации и взаимодействия с оборудованием от различных производителей оборудования. Согласно установкам, принятым в модели NRM, коммутация функциональных и логических узлов в пределах сетей ASN может осуществляться различными способами. Форум WiMAX определяет спецификации сети с учетом поддержки разнообразия оборудования производителей и возможности их взаимодействия.

Модель ASN представлена на рис. 14.2.

Узел ASN использует опорную точку R1 для соединения с АУ, R3 для соединения с CSN и R4 для соединения c другими узлами ASN. Непосредственно узел ASN состоит из базовых станций (BS) и соединенных с ними шлюзов ASN (ASN GW). BS логически подключается к нескольким ASN шлюзам. (Рис. 14.3.) Взаимодействие элементов узла ASN между собой осуществляется за счет специальных протоколов, использующих интерфейсы R6, R7 и R8 в качестве опорных точек. В случае, если ASN использует несколько шлюзов, обмен управляющими сигналами производится через опорную точку R4.

Базовая станция обеспечивает беспроводной доступ в Интернет АУ, которые являются совместимыми устройствами по параметрам, определенным в спецификациях IEEE. Базовая станция маршрутизирует IP-трафик между АУ и сетью Интернет через радиоинтерфейс, определенный стандартом WiMAX.

Сеть коммутаций CSN Сеть коммутаций CSN определяется как набор сетевых функций, которые обеспечивают услуги IP-соединений для АУ сети WiMAX. CSN может включать в себя такие сетевые элементы как маршрутизаторы, AAA прокси-серверы, базы данных абонентов и шлюзы взаимодействия. Узел CSN может быть реализован как часть вновь создаваемого провайдера услуг сети NSP или как часть уже существующего NSP услуг WiMAX.

Функции опорных точек.

Опорная точка является концептуальной точкой между двумя функциональными узлами, находящимся в двух разных группах. При этом справедливы следующие условия:

все протоколы, ассоциируемые с данной опорной точкой, не всегда объединены в одну функциональную группу;

функциональных группах.

Опорная точка R1.

Опорная точка R1 состоит из протоколов и процедур между АУ и ASN через радиоинтерфейс спецификации IEEE 802.16-2004. Опорная точка R1 может включать дополнительные протоколы, связанные с планом управления.

Опорная точка R2.

Опорная точка R2 состоит из протоколов и процедур между АУ и CSN, взаимодействующим с домашним NSP, однако ASN и CSN связаны также с внешними NSP, разделяя процессы вышеупомянутых механизмов и процедур.

Опорная точка R3.

Опорная точка R3 состоит из набора контрольных протоколов между ASN и CSN для поддержки услуг AAA, политики управления и управления мобильностью.

Опорная точка R4.

Опорная точка R4 состоит из контрольных и служебных протоколов и других различных функциональных процедур, связанных с работой ASN, и обеспечивает взаимодействие между узлами ASN посредством ASN-GW. Опорная точка R обеспечивает протокол взаимодействия только между однородными (гетерогенными) узлами ASN.

Опорная точка R5.

Опорная точка R5 из набора контрольных протоколов между узлами CSN, относящимися к домашним и гостевым NSP.

Определение BS.

Базовая станция (BS) WiMAX (или Точка доступа) это логическое устройство, имеющее отношение к уровням MAC и PHY в соответствии со стандартом IEEE 802.16, что означает, что различные BS могут иметь различные функции. BS в сети WiMAX представляет собой один определенный сектор со своим частотным ресурсом. Для равномерного распределения нагрузки или избыточности системы BS может соединяться с несколькими шлюзами ASN.

Определение шлюза ASN.

Шлюз ASN представляет собой логическое устройство, выполняющее функции по обеспечению взаимодействия между ASN и CSN, беря на себя часть функций от этих логических устройств. Шлюзов ASN может быть несколько для равномерного распределения нагрузки и обеспечения надежности сети.

Взаимодействие шлюза ASN.

Функциональные возможности ASN в основном заложены в шлюзе ASN-GW, делящемся опционально на два уровня, называемые Decision Point (DP)- уровень принятия решения и Enforcement Point (EP)- уровень исполнения. EP представляет собой однонаправленный канал связи, а DP - не однонаправленный. Для удобства внедрения шлюзов ASN-GW они специально разделены на два функциональных уровня, которые взаимодействуют друг с другом посредством опорной точки R7. При этом, уровень DP может взаимодействовать с более чем одним шлюзом ASN-GW.

Функции ASN-GW заложены в опорных точках R3,R4,R6 приведенных на рисунке 14.4. К примеру, опорные точки R6d и R6e представляют собой интерфейс между BS и уровнями DP и ЕР шлюза ASN-GW. При этом комбинация R6d и R6e обозначается как R RP.

Опорная точка R6.

Опорная точка R6 состоит из контрольных и однонаправленных каналов связи для взаимодействия между BS и ASN-GW. Обратный канал связи представляет собой intraASN информационный канал между BS и ASN-GW. Контрольная матрица включает в себя протоколы организации информационного канала, изменения и предоставления контрольного канала для MS мобильных абонентов. R6 в комбинации с R4 может служить трубопроводом для обмена MAC состоянием между BS не имеющих возможности обмена через точку R8.

Опорная точка R7.

Опорная точка R7 состоит из опциональной матрицы контрольных протоколов для AAA и политики координации в ASN шлюзе через остальные протоколы между двумя функциональными группами в R6.

Опорная точка R8.

Опорная точка R8 представляет собой контрольную матрицу контрольных сообщений и потоков и опциональных матричных потоков, передающих данные между базовой станцией для быстрой и незаметной передачи обслуживания абонента.

Транспортная матрица состоит из контрольных протоколов, которые позволяют передавать данные между базовой станцией и потерянными абонентами, переданными на обслуживание. Контрольная матрица состоит из inter-BS опорного протокола определенного стандартом IEEE 802.16e D12 и 802.16g,а и также аналогичных протоколов для контроля передаваемых данных между базовой станцией и потерянными абонентами переданных на обслуживание.

Ядро Сетевого доступа во взаимодействии с сетевым комплексом.

Данный рисунок отображает случай взаимодействия ASN-CSN в том случае, если они оба не принадлежат одному оператору. Несколько ASN могут взаимодействовать с одним CSN и наоборот, несколько CSN могут быть видимыми для одного ASN.

Рис. 14.5 Взаимодействие узлов опорной сети WiMAX.

The network specifications for WiMAX-based systems are based on several basic network architecture tenets, including those listed below.

Some general tenets have guided the development of Mobile WiMAX Network Architecture and include the following: a) Provision of logical separation between such procedures and IP addressing, routing and connectivity management procedures and protocols to enable use of the access architecture primitives in standalone and interworking deployment scenarios, b) Support for sharing of ASN(s) of a Network Access Provider (NAP) among multiple NSPs, c) Support of a single NSP providing service over multiple ASN(s) – managed by one or more NAPs, d) Support for the discovery and selection of accessible NSPs by an MS or SS, e) Support of NAPs that employ one or more ASN topologies, f) Support of access to incumbent operator services through internetworking functions as needed, g) Specification of open and well-defined reference points between various groups of network functional entities (within an ASN, between ASNs, between an ASN and a CSN, and between CSNs), and in particular between an MS, ASN and CSN to enable multi-vendor interoperability, h) Support for evolution paths between the various usage models subject to reasonable technical assumptions and constraints, i) Enabling different vendor implementations based on different combinations of functional entities on physical network entities, as long as these implementations comply with the normative protocols and procedures across applicable reference points, as defined in the network specifications and j) Support for the most trivial scenario of a single operator deploying an ASN together with a limited set of CSN functions, so that the operator can offer basic Internet access service without consideration for roaming or interworking. The WIMAX architecture also allows both IP and Ethernet services, in a standard mobile IP compliant network. The flexibility and interoperability supported by the WiMAX network provides operators with a multi-vendor low cost implementation of a WiMAX network even with a mixed deployment of distributed and centralized ASN’s in the network. The WiMAX network has the following major features:

Support for Services and Applications: The end-to-end architecture includes the support for: a) Voice, multimedia services and other mandated regulatory services such as emergency services and lawful interception, b) Access to a variety of independent Application Service Provider (ASP) networks in an agnostic manner, c) Mobile telephony communications using VoIP, d) Support interfacing with various interworking and media gateways permitting delivery of incumbent/legacy services translated over IP (for example, SMS over IP, MMS, WAP) to WiMAX access networks and e) Support delivery of IP Broadcast and Multicast services over WiMAX access networks.

Interworking and Roaming is another key strength of the End-to-End Network Architecture with support for a number of deployment scenarios. In particular, there will be support of a) Loosely-coupled interworking with existing wireless networks such as 3GPP and 3GPP2 or existing wireline networks such as DSL and MSO, with the interworking interface(s) based on a standard IETF suite of protocols, b) Global roaming across WiMAX operator networks, including support for credential reuse, consistent use of AAA for accounting and billing, and consolidated/common billing and settlement, c) A variety of user authentication credential formats such as username/password, digital certificates, Subscriber Identify Module (SIM), Universal SIM (USIM), and Removable User Identify Module (RUIM).

Лекция Режимы работы и особенности организации Основные понятия В общем виде сеть WiMAX состоит из базовых станций (БС) и абонентских устройств (АУ), а также оборудования, связывающего базовые станции между собой и с другими сетями общего доступа. Соединение между БС и АУ может происходить в нескольких режимах: фиксированном, сеансовом, переносном и мобильном.

Система WiMAX применяется как для решения проблемы «последней мили», так и для обеспечения широкополосной беспроводной связи между удаленными объектами.

Между базовыми станциями устанавливаются соединения, как правило, в прямой видимости со скоростью обмена данными в 120 Мбит/c. При этом, по крайней мере, одна базовая станция имеет выход в сети общего доступа с использованием традиционных проводных соединений. Структура сетей семейства стандартов IEEE 802.16 схожа с традиционными GSM сетями, т.е базовые станции действуют на расстояниях до десятков километров, для их установки не обязательно строить вышки — допускается установка БС на крышах домов при соблюдении условия прямой видимости между ними.

Режимы работы сетей WiMAX Как уже говорилось ранее, основными стандартами WiMAX, получившими наибольшее распространение, являются две версии: IEEE 802.16-2004 (или IEEE 802.16d) и IEEE 802.16-2005 (или IEEE 802.16e). Совокупность требований к физическому уровню стандарта получила название "профиль WiMAX" (табл.15.1).



Pages:     | 1 | 2 || 4 |


Похожие работы:

«Приложение 1 приказу Министерства образования Республики Беларусь от 24.12.2008 № 1000 РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ РУКОВОДСТВА ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТ ПО ФОРМИРОВАНИЮ ВУЗОВСКИХ СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА Минск 2008 г. 2 Настоящие Рекомендации подготовлены рабочей группой, созданной по приказу Министерства образования от 14.03.2008 № 167 для проведения работ по развитию вузовских систем управления качеством (систем менеджмента качества) и приведению их в соответствие с...»

«РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Первый проректор по учебной работе _ /Л.М. Волосникова/ _ 201г. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА, включая научно-исследовательский семинар Учебно-методический комплекс для магистрантов программы Прикладная информатика в экономике очной формы обучения направления 230700.68 Прикладная...»

«УДК 546.212: 541.123.11 Низкочастотные движения молекулярного сгустка-12 в картофельном амилопектине в процессе созревания клубня. Влияние белых шумов К. В. Зубов б, А. В. Зубов а, В. А. Зубов б* а Институт Информатики, факультет Компьютерной Науки, университет им. Гумбольда, Д-12489 Берлин,Рудовершоссе 25, дом III, 3-ий коридор, дом Ёохана фон Ноймана, Тел.: 004930 20933181, zubow@informatik.hu-berlin.de б Компания A IST H&C, Отд. НИР, PF 520253, D-12592 Берлин, EС-Германия, тел.: 004930...»

«010405 Настоящее изобретение относится к новому семейству белков, называемому семейством SECFAM3, к членам этого семейства, включающего новые белки INSP123, INSP124 и INSP125, идентифицированные в настоящем изобретении как секретируемые белки, содержащие домен фактора фон Виллебранда типа C (vWFC) длиной от 50 до 60 аминокислот и содержащие десять консервативных цистеиновых остатков; и к использованию этих белков и последовательностей нуклеиновых кислот кодирующих генов для диагностики,...»

«www.rak.by И у детей бывают опухоли. (Книга для родителей) М.: Практическая медицина, 2005. Дурнов Л.А., Поляков В.Е. УДК 616-006:616-053.2 ББК 57.33 Д84 Рецензент В.В. Старинский — д-р мед. наук, профессор, зам. директора по научно-исследовательской работе МНИОИ им. П.А. Герцена. Книга, написанная ведущими детскими онкологами, рассказывает о современных достижениях в этой области медицины. Затронуты вопросы истории онкологической науки и зарождения детской онкологии. Описано своеобразие...»

«Закрытое акционерное общество НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР 109377, г. Москва, 1-ая Новокузьминская ул., д. 8/2, тел./факс 101-33-74 (многоканальный) Интернет: http://www.nelk.ru E-mail: nelk@aha.ru КОМПЛЕКСЫ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ серии БАРОН Информационные материалы Москва, 2003 г. Научно-производственный центр НЕЛК, ведущий российский производитель технических систем защиты информации, предлагает Вашему вниманию систему виброакустической защиты объектов информатизации первой категории...»

«Министерство образования Республики Башкортостан ГАОУ СПО Ишимбайский нефтяной колледж 1 Основные направления деятельности: • развитие гибкости, вариативности и открытости профессиональных образовательных программ, профессиональной переподготовки и повышения квалификации в системе многоуровневой подготовки специалистов; • развитие информатизации образования; • введение в действие нового поколения ГОС СПО (ФГОС III поколения); • формирование учебно-программного и учебно-методического обеспечения...»

«РАССМОТРЕНО УТВЕРЖДАЮ на заседании Ученого совета Ректор ОГАОУ ДПО Белгородский институт повышения ОГАОУ ДПО Белгородский институт квалификации и профессиональной переподготовки повышения квалификации и специалистов профессиональной переподготовки специалистов Протокол № 1 С.П. Тимофеев от 30 августа 2012 года 30 августа 2012 года ПЛАН РАБОТЫ ОГАОУ ДПО Белгородский институт повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов на 2012-2013 учебный год СТРУКТУРА ПЛАНА РАБОТЫ 1...»

«Нассим Николас Талеб. Одураченные случайностью. Скрытая роль Шанса на Рынках и в Жизни. М: Интернет-трейдинг,- 248 с. 18ВЫ 5-9900027-2-6 Русская рулетка и лидеры бизнеса, классическая история и финансовые спекуляции, поэзия и математика, Шерлок Холмс и научные войны - все есть в этом очаровательном проникновении в к), как мы соприкасаемся и взаимодействуем с госпожой Удачей. 1.сли ваш сосед достигает успеха на фондовой бирже, это потому, ч ю он I ений или везунчик? Когда мы ошибочно принимаем...»

«Борис Николаевич Малиновский История вычислительной техники в лицах Юрий Ревич при содействии Веры Бигдан, Киевский компьютерный музей История вычислительной техники в лицах. : К.: фирма КИТ, ПТОО А.С.К.; Киев; 1995 ISBN 5-7707-6131-8 Аннотация Книга посвящена жизни и творчеству первосоздателей отечественной цифровой электронной вычислительной техники — С.А. Лебедева, И.С. Брука, Б.И. Рамеева, В.М. Глушкова, Н.Я. Матюхина, М.А. Карцева и др. — замечательной плеяде ученых из воистину уникального...»

«050501.65 - Профессиональное обучение Обучение ведется по ГОС ВПО 050501.65 - Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии), утвержденный 27.03.2000г №237 Квалификация выпускника – педагог профессионального обучения. Нормативный срок 5 лет. Квалификационная характеристика выпускника Педагог профессионального обучения должен: • иметь представление: -о локальных, системных, приборных интерфейсах и интерфейсах периферийных устройств; - о системах...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Кафедра систем управления А.П. Пашкевич, О.А. Чумаков МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Конспект лекций для студентов специальности I-53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах дневной формы обучения В 2-х частях Часть 2 Минск 2006 УДК 004.31(075.8) ББК 32.973.26-04 я 73 П 22 Рецензент: доц. кафедры ЭВМ БГУИР, канд. техн. наук...»

«Дайджест публикаций на сайтах органов государственного управления в области информатизации стран СНГ Период формирования отчета: 01.04.2014 – 30.04.2014 Содержание Республика Беларусь 1. 1.1. Министр связи и информатизации принял участие в заседании Совета Палаты представителей Национального собрания Республики Беларусь. Дата новости: 10.04.2014. 1.2. Форум ТИБО-2014 открыт приветственным словом Премьер-министра Республики Беларусь Мясниковича М.В. Дата новости: 21.04.2014. 1.3. Форум ТИБО-2014...»

«Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. Т. 3. Вып. 1 • 2013 Специальный выпуск ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ ГРАНИЦ Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time Special issue 'Space, Time, and Boundaries’ Elektronische wissenschaftliche Auflage Almabtrieb ‘Raum und Zeit‘ Spezialausgabe ‘Der Raum und die Zeit der Grenzen‘ ‘Т е о р и я и методология Theory and Methodology / Theorie und Methodologie УДК 001:351.746.1 Боярский В.И. Наука о регулятивной функции государственной...»

«Федеральное агентство по образованию РФ Санкт-Петербургский государственный университет Факультет международных отношений Рассмотрено и рекомендовано УТВЕРЖДАЮ на заседании кафедры Декан факультета международных гуманитарных связей _ протокол № д.и.н. проф. К.К. Худолей дата_ зав. кафедрой проф. В.И. Фокин _ Программа учебной дисциплины Современные информационные системы и международные отношения (Modern information systems and international relations) вузовского компонента цикла ОПД по...»

«Государственный Университет Высшая школа экономики В.В.Писляков АНАЛИЗ КОНТЕНТА ВЕДУЩИХ ЭЛЕКТРОННЫХ РЕСУРСОВ АКТУАЛЬНОЙ ЗАРУБЕЖНОЙ ПЕРИОДИКИ Препринт WP2/2002/02 Серия WP2 Количественный анализ в экономике Москва 2002 УДК 004:02 ББК 73 П 34 Писляков В.В. Анализ контента ведущих электронных ресурсов актуальной зарубежной периодики: Препринт WP2/2002/02. – М.: ГУ ВШЭ, 2002. – 32 с. Работа посвящена всестороннему анализу контента электронных ресурсов иностранных периодических изданий с онлайн- и...»

«овых разниц расчитанных по курсу установленному по соглашению сторон Нечволод харьковская область купянский район сНечволодовка Мотоцикл м-72 1949 года выпуска Не загружаются сайты с яндекса Не удается отправить файлы с nokia n900 на компьютер по bluetooth Мотопомпа производительность 30-36 м Мультик про птичку и кота Найти сказку о царевне и о семи богатырях Недорогая пица с доставкой бабушкинское свиблово отрадное Музеи и памятники культуры в астрахани На рабочих и на аренде Названия...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Челябинский государственный педагогический университет ФГБОУ ВПО ЧГПУ Утнерждвю. В. В. Садыри ii ОТЧЕТ о результатах самообследования Челябинского государственного педагогического университета по основной образовательной программе по специальности 230202 - Информационные технологии в образовании Челябинск 2013 Содержание Введение 3 1....»

«Министерство образования и науки РФ Новокузнецкий институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Кемеровский государственный университет Факультет информационных технологий Кафедра математики и математического моделирования УТВЕРЖДАЮ Директор В.С. Гершгорин _20г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Б2.Б.1.4 ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА Для направления 230100.62 Информатика и вычислительная техника Квалификация (степень)...»

«НООСФЕРНЫЙ ИМПЕРАТИВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПИТАНИЯ Профессор Сергиенко Любовь Ивановна, доктор сельскохозяйственных наук, Волжский гуманитарный институт Волгоградского госуниверситета Подколзин Михаил Михайлович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры гражданско-правовых дисциплин Волжского филиала Московского юридического института Я хотел бы вернуться к замечательной мысли К. Маркса о том, что однажды наступит время, когда различные науки начнут сливаться в единую науку...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.