Основних особливостей стандарту IEEE 802.16.2004

IEEE 802.16-2004 призначений для реалізації широкосмугових каналів останньої милі в міських мережах (MAN). Описує бездротовий інтерфейс між компонентами системи, визначає рівень управління доступом до середовища (Medium Access Control - MAC рівень), який підтримує специфікації на фізичному рівні (Physical Layer - PHY рівень) в рамках заданого діапазону частот [6].

Базова станція (BS - Base Station), наступного стандарту 802.16, розміщується в будівлі або на вежі і здійснює зв'язок із станціями клієнтів (SS - Subscriber Station) по схемі “точка-мультиточка” (PMP - Point-MultiPoint). Можливий мережевий режим зв'язку (Mesh - мережа зв'язків “точка-точка” - PTP), коли будь-які клієнти (SS) можуть здійснювати зв'язок між собою безпосередньо, а антенні системи, як правило, є всенаправленими. Базова станція надає з'єднання з основною мережею і радіоканали до інших станцій. Діапазон робочих відстаней може досягати 50 км. (у разі прямої видимості) при типовому радіусі мережі до 10 км. (для режиму Mesh при висоті розміщення антени BS - 50м), де пропускна спроможність може бути гарантованою. Передбачений також режим “мультиточка-мультиточка” (MP-MP), який має ту ж функціональність, що і PMP. Клієнтська станція (SS) може бути радіо терміналом або повторювачем (типовіше) для організації локального трафіку.

Трафік може проходити через декілька повторювачів, перш ніж досягне клієнта. Антени в цьому випадку є направленими з можливістю дистанційної настройки.

Термінальна станція клієнта (SS) зазвичай має гостронаправлену антену. З цієї причини положення антени повинне бути жорстко фіксоване і стійко до вітру і інших потенційних джерел вібрації.

Широкосмугові системи доступу до радіомережі крім BS і SS містять клієнтське термінальне устаткування (TE - Terminal Equipment), устаткування основної мережі, міжвузлові канали і повторювачі (RS - Repeater Stations).

Повторювачі використовуються часто тоді, коли між кінцевими точками каналу немає прямої видимості. Повторювач передає сигнал від BS до одній або декількох SS. У системах MP-MP більшість станцій є повторювачами. Передбачений варіант PTP-з'єднань (“точка-точка”) між базовими станціями.

Канал зв'язку припускає наявність двох напрямів обміну даними: вихідний (uplink) і вхідний (downlink), по аналогії з супутниковими каналами.

Максимальна кількість потоків переданих між SS і BS складає 4096. Якщо припустити, що кожна SS використовує 1 потік даних, то кількість абонентських станцій на одну BS (при стільниковій структурі - один сектор) складає 4096.

Стандарт визначає діапазон робочих частот від 2 до 66 ГГц, який розбитий на два піддіапазони: 2.11 ГГц і 11.66 ГГц.

Важливою особливістю ІЕЕЕ 802.16-2004 є робота з відбитими радіо-сигналами в умовах не прямої видимості, при використанні смуги частот від 2 до 11 ГГц. Це досягається завдяки застосуванню технології OFDM. Суть OFDM полягає у використанні великої кількості вузькосмугових сигналів - піднесучих. Кожен з них відповідає за свій окремий біт, а всі разом вони визначають кодове слово, в якому використовуються методи відновлення інформації, - коди Ріда-Соломона разом із згортальним кодуванням. Стандарт також допускає гнучкіше в порівнянні з 802.11 розподіл смуги частот, використовуваних для передач даних.

Причому це можна зробити як за рахунок зменшення кількості піднесучих, так і за допомогою їх звуження. Мінімальна ширина сигналу, передбачена стандартом, складає 1,25 МГц, а максимальна - 28 МГц. Природно, що із зменшенням частотного ресурсу швидкість передачі зменшується, але сама ця можливість дозволяє використовувати частотний спектр окремими фрагментами, а не цілком.

Множинний доступ “точка-багатоточка” визначений наступними способами. Перший - TDMA (Time Division Multiple Access) - доступ з тимчасовим розділенням каналів, при якому фіксована робоча область частот використовується одночасно всіма абонентами, які обслуговуються одній БС. Обмін інформацією між BS і SS здійснюється в строго відведені інтервали часу для кожної SS.. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiply Access) - множинний доступ на основі ортогонального частотного мультиплексування. У цьому режимі передбачена одночасна передача на 256-2048 піднесучих, що дозволяє збільшувати приблизно в таке ж число разів тривалість елементарного символу (або декількох символів).

Якщо режим роботи здійснюється на 2048 піднесучих відразу з декількома абонентами, то при стандартній кількості тих, що піднесуть - 256 на одну SS, забезпечується одночасна робота з 8 абонентами.

Всі стандарти групи 802.16 описують два нижні рівні моделі взаємодії відкритих систем (OSI) - фізичний і рівень контролю доступу до середовища передачі MAC. У стандартах цієї групи йде мова про радіоінтерфейси, методи модуляції і доступу до каналів, про систему управління потоками, про структури передаваних даних, про механізми зв'язку протоколів передачі даних верхніх рівнів (перш за все - АТМ і IP) з протоколами фізичного рівня IEEE 802.16 і ін.

На рисунку 2.5 показана загальна структура протоколу IEEE 802.16 з відображенням підрівня конвергенції, основного рівня, підрівня захисту і фізичного рівня.

 

 

 

Рисунок 2.5 - Рівні протоколу IEEE 802.16-2004