Proiect Arhitecturi Avansate de Radiocomunicatii

Student: Grosan Calina-Andrada Profesor: Palade Tudor

1. Introducere

2. Tipuri de retele IEEE 802.16

3. Varianta 802.16 a standardului

4. Varianta 802.16a a standardului

5. Standardele 802.16-2004; 802.16e si solutia WiMAX

6. Configuratia straturilor de protocol IEEE 802.16

7. Concluzii

8. Bibliografie

2

WiMAX reprezinta prescurtarea de la Worldwide Interoperability for Microwave Access, iar max subliniaza acoperirea foarte larga oferita de acest sistem.

In esenta WiMAX este Wi-Fi cu o raza de actiune mai mare si viteza efectiva mai mare, insa cele doua tehnologii sunt diferite.

Aceasta tehnologie a fost proiectata cu scopul de a oferi access fara fir de banda larga.

3

Avantajele sistemelor bazate pe 802.16 sunt multiple:

abilitatea de a porni rapid acest serviciu chiar si in zone unde ar fi greu de ajuns cu interfete cablate

reducerea costurilor mari de instalare

depasirea limitarilor fizice ale infrastructurilor traditionale cu conexiune prin fir

4

Obiective:

Arhitectura flexibila - arhitecturile punct-la-punct, punct-multipunct si acoperirea omniprezenta

Securitate mare suporta standardele AES (Advanced Encryption Standard) si 3DES (Triple DES, unde DES este abrevierea Data Encryption Standard).

Calitatea serviciului

Portabilitate

Mobilitate

Pret accesibil

Acoperire larga

Capacitate mare - Folosind o modulatie superioara (64-QAM)

Operarea Non-Line-of-Sight - NLOS

5

Exista 3 tipuri de strat fizic, astfel:

Strat fizic cu purtatoare unica

Strat fizic cu 256 de purtatoare OFDM

Strat fizic cu 20148 de purtatoare OFDMA

6

Prima banda aleasa pentru a putea fi folosita de sistemele IEEE 802.16 a fost banda de frecvente 10-66 GHz.

In benzile de frecventa mai mare de 10 GHz nu exista posibilitatea transmisiei fara vizibilitate directa, adica NLOS.

Sistemele 802.16 sunt adaptate pentru accesul punct-la-multipunct (PMP).

Figura 1. Aplicatii WiMAX punct-la-multipunct (PMP)

Trafic intre statia de baza BS si statiile client SS

7

In ianuarie 2003, IEEE a aprobat standardul 802.16a care acopera banda de frecvente intre 2 GHz si 11 GHz.

Cea mai obisnuita configuratie 802.16a consta intr-o statie de baza montata pe o cladire sau un turn de comunicatii, care functioneaza pe principiul point to multi-point (PMP) si statiile abonatilor aflate in birouri sau case.

In benzile de frecvente mai mici de 11 GHz exista propagarea de tip NLOS

Standardul 802.16a nu confera mobilitate, astfel s-a dezvoltat o varianta imbunatatita, aceasta fiind cunoscuta sub numele de 802.16e.

8

Exista doua tipuri de WiMAX:

WiMAX fix

WiMAX mobil.

WiMAX fix este dezvoltat pe baza standardului IEEE 802.16-

2004 si este optimizat pentru aplicatii fixe in medii LOS (Line-of-Sight) si NLOS (Non-Line-of-Sight).

WiMAX mobil este bazat pe standardul IEEE 802.16e si tinta principala este pentru aplicatii mobile in medii NLOS.

9

Figura 2. Viziunea WiMAX

10

Standardul poate opera atat in modul TDD, cat si pe cel FDD si poate realiza operatii in modul FDD semiduplex.

Duplexarea se refera la modul in care sunt aranjate datele in transmisia wireless pe cele doua cai, downlink si uplink.

Figura 3. Partea de downlink si uplink in comunicarea pe doua cai

Partea de downlink transporta informatia de la statia de baza (BS) la clienti (SS).

Partea de uplink transporta informatia de la client la statia de baza, se mai numeste si calea spre inapoi (reverse link).

11

LOS vs. NLOS

Line-of-Sight (LOS) este o conditie n care un semnal traverseaza

calea aerului in mod direct de la un transmitator wireless la un receptor wireless fara a trece peste obstacole.

In mod contrar, Non-Line-of-Sight (NLOS), este o conditie in care semnalul de la un transmitator trece peste un numar mare de obstacole pana ajunge la receptor.

Semnalul poate fi reflectat, refractat, poate suferi difractie, absorbtie sau poate fi imprastiat.

Figura 4. Multipropagarea in mediul NLOS

12

Diferenta esentiala functionala dintre tipurile 802.16-2004 si cele 802.16e este pronuntata prin tehnica de multiplexare utilizata, astfel se foloseste OFDM pentru 802.16-2004 si OFDMA pentru 802.16e.

In OFDM toate purtatoarele se transmit in paralel, avand aceeasi amplitudine.

OFDM aduna efectiv mai multe purtatoare modulate strans legate intre ele, reducand banda necesara, dar pastrand semnalele modulate ortogonal, astfel ca acestea nu interfera unele cu altele.

Figura 5. OFDM cu 9 subpurtatoare

13

In OFDMA, purtatoarele se impart in grupuri, fiecare grup contine cate n purtatoare si n sub-canale, acestea avand o singura purtatoare pe grup.

Figura 6. OFDMA

Utilizarea OFDMA ofera pentru 802.16e o flexibilitate ridicata daca se folosesc echipamente diferite, cu diferite antene

imbunatatirea performantelor comparativ cu folosirea antenelor omnidirectionale.

14

O tehnica comuna de imbunatatire a capacitatii utilizata in a doua generatie de retele celulare, este cunoscuta sub numele de sectorizare . (impartirea unei antene omnidirectionale in cateva sectoare, de obicei trei sectoare)

Figura 7. Antene inteligente

Referitor la retelele WiMAX, combinand mai multe antene la statia de baza (BS), AAS (Adaptive Antenna System) poate fi folosit pentru deservirea mai multor utilizatori (SS) cu un throughput imbunatatit.

15

Dezvoltarea tehnologiei WiMAX a fost conceputa pentru trei faze, astfel:

Faza 1 (2004-2005) aceasta presupune echipamente pentru amplasarea fixa, pentru serviciile pe linii dedicate, dar si retele pentru zonele aglomerate.

Faza 2 (2005-2006) aceasta presupune acces radio de banda larga sau acces DSL radio. In aceasta faza pretul echipamentelor scade, astfel se pot instala in locuintele abonatilor.

Faza 3 (2006-2007) aceasta implica echipamentele pentru abonatii mobili. Se merge pe ideea ca se vor adopta antenele WiMAX pentru ca utilizatorii mobili sa aiba permisiunea de a transmite si de a receptiona fisiere de banda larga, dar si fisiere video, multimedia etc.

16

Protocolul IEEE 802.16 este configurat in straturi, adica stratul fizic (PHY ) si stratul MAC.

Stratul MAC este compus din mai mute substraturi:

Substratul MAC CS (Service Specific Convergence Sublayer)

Substratul MAC CPS (MAC Common Part Sublayer)

Substratul de securitate

17

Tehnologia WiMAX reprezinta o tehnologie wireless de acces in banda larga la servicii de retea, putand oferi suport pentru aplicatii de tip flux video, jocuri etc.

Arhitectural diferita fata de tehnologii wireless traditionale (Wireless Lan 802.11a - g), accesul este puternic crescut prin implementarea de mecanisme noi si adaptabile de refacere a erorilor.

Tehnologia WiMAX este deosebit de potrivita in situatii in care tehnologii rapide (cum ar fi DSL) nu sunt disponibile inca.

18

[1] Curs Sisteme de acces radio de banda larga conforme standardelor IEEE 802.xx, Stefan-Victor Nicolaescu, Catalin Muresan si Mihaela Ciurtin, Editura Agir, Bucuresti, 2006.

[2] http://users.utcluj.ro/~dtl/STLA/Cursuri/Sistemul_WiMax.pdf

[4] http://www.ieee802.org/16/

[5] http://www.networkworld.ro/?page=node&id=14257

[6] http://www.agir.ro/buletine/711.pdf

[7] http://users.utcluj.ro/~dtl/STLA/Cursuri/Curs_6.3.pdf

19

20