Bezprzewodowe Sieci Dostępowe (BSD) wykład 7: WiMAX Wprowadzenie

Prezentacja na temat: "Bezprzewodowe Sieci Dostępowe (BSD) wykład 7: WiMAX Wprowadzenie"— Zapis prezentacji:

1 Bezprzewodowe Sieci Dostępowe (BSD) wykład 7: WiMAX Wprowadzenie
dr hab. inż. Andrzej Bęben pok. 336a Zespół Architektur i Zastosowań Internetu

2 Wprowadzenie (1) IEEE – BWA (Broadband Wireless Access) Standard WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Forum ( Standaryzacja BSD 2017

3 Wprowadzenie (2) Ewolucja bezprzewodowych systemów dostępowych
BSD 2017

4 Architektura systemu WiMAX
Zasięg: maksymalnie do 50 km (LoS); typowo km (NLoS) BSD 2017

5 Częstotliwości WiMAX Forum proponuje trzy pasma częstotliwości:
- 3,5GHz i 2,5GHz (wymaga licencji), - 5,8GHz (bez licencji) Podstawowy standard (IEEE ) 10 – 66 GHz (LoS) Rozszerzony standard (IEEE a) 2 – 11 GHz (NLoS, OFDM) W Polsce wykorzystywane są dwa pasma: 3.5 GHz (wymaga licencji), 5.8 GHz (bez licencji, ograniczona maksymalna moc) BSD 2017

6 Główne cechy IEEE scentralizowana architektura (transmisja zarządzana przez stację bazową) standaryzacja obejmuje warstwę fizyczną, łącza danych, adaptacji wykorzystuje komutację pakietów z protokołem dostępu zorientowanym połączeniowo, każda stacja użytkownika musi zarejestrować się w systemie i zestawić połączenie określając jego parametry, np. przepływność oferuje pięć usług sieciowych umożliwiających różnicowanie obsługi pakietów zasoby transmisyjne są przydzielane dynamicznie (request/grant mechanism) przez stację bazową zastosowano adaptacyjne metody modulacji i kodowania zabezpieczającego przed błędami BSD 2017

7 Warstwa zapewnienia bezpieczeństwa (uwierzytelnienie, szyfrowanie,..)
Stos protokołów Warstwa adaptacji umożliwia dopasowanie formatu danych do formatu stosowanego w warstwie MAC Warstwa dostępu do medium (MAC) zarządza połączeniami, steruje transmisją stacji (przydziela zasoby, …) Warstwa zapewnienia bezpieczeństwa (uwierzytelnienie, szyfrowanie,..) Warstwa fizyczna zastosowano adaptację modulacji oraz kodowania zabezpieczającego BSD 2017

8 Zasada działania MAC (1)
Metoda dostępu: TDMA + OFDMA Dwukierunkowość transmisji zapewniona przez TDD (Time Division Duplex) lub FDD (Frequency Division Duplex) UL subframe DL subframe Contention initial ranging Contention BW Req UL burst from SubS #m UL burst from SubS #1 Preamble FCH DL burst #1 DL burst #k DL-MAP, UL-MAP, DCD, UCD MAC PDUs MAC PDUs Specified by the UL-MAP Contains DL_Frame_Prefix (BPSK) BSD 2017

9 Zasada działania MAC (2)
Przydział zasobów transmisyjnych jest realizowany w sposób scentralizowany przez stację bazową: W kierunku „w górę” Przydział stałych zasobów na podstawie kontraktu ruchowego (Unsolicited Bandwidth Grants) Przydział „na żądanie” wysłanie żądania (a stand-alone Bandwidth Request) wysłanie żądania w przesyłanych danych (PiggyBack Request) Przydział przez „zapraszanie” (polling) Indywidualnych stacji (unicast polling) Grupy stacji (Multicast / Broadcast) – dostęp do przydzielonych zasobów jest realizowany na zasadzie rywalizacji W kierunku „w dół” Na podstawie kontraktu oraz liczby pakietów, bajtów oczekujących w buforach BSD 2017

10 Usługi sieciowe WiMAX definiuje 5 usług sieciowych
Unsolicited Grant Service (UGS) Extended Real-time Polling Service (ertPS) Real-time Polling Service (rtPS) Non-real-time Polling Service (nrtPS) Best Effort (BE) BSD 2017

11 UGS (Unsolicited Grant Service)
Przeznaczona do obsługi ruchu o stałej szybkości bitowej (CBR), np. emulacja łącza E1/T1, przekaz głosu Zapewnia transmisję ustalonej ilości danych (liczba bajtów) w stałych odstępach czasu Zapewnia gwarancje dotyczące: przepływności, opóźnienia i jego zmienności Korzysta ze stałego przydziału zasobów BSD 2017

12 rtPS (Real-time Polling Service )
Przeznaczona do przekazu danych o zmiennej szybkości bitowej wymagającej obsługi w czasie zbliżonym do rzeczywistego, np. VoIP, telekonferencja Zapewnia możliwość przesłania żądania zasobów (a potem je przydziela) w sposób cykliczny w czasie zbliżonym do rzeczywistego Zapewnia gwarancje dotyczące: minimalnej oraz granicznej wartości średniej przepływności, opóźnienia i jego zmienności Korzysta z „zapraszania” i „przydziału na żądanie” BSD 2017

13 ertPS (Extended Real-time Polling Service )
Przeznaczona do przekazu VoIP z detekcją ciszy Zapewnia możliwość przesłania żądania zasobów (a potem je przydziela) w sposób cykliczny w czasie zbliżonym do rzeczywistego Zapewnia te same gwaracje co UGS Korzysta z „zapraszania” i „przydziału na żądanie” BSD 2017

14 nrtPS(Non-real-time Polling Service)
Przeznaczona do przekazu danych o zmiennej szybkości bitowej nie wymagającej obsługi w czasie zbliżonym do rzeczywistego, np. gwarantowany przekaz danych Zaprasza indywidualne stacje do przesłania żądania zasobów (a potem je przydziela) w sposób cykliczny Zapewnia gwarancje dotyczące: minimalnej oraz granicznej wartości średniej przepływności Korzysta z „zapraszania” i „przydziału na żądanie” , ale umożliwia też przesłania żądania za zasadzie rywalizacji BSD 2017

15 BE (Best Effort) Przeznaczona do przekazu danych nie wymagających zapewnienia gwarancji przekazu danych Umożliwia ograniczenie maksymalnej przepływności Korzysta z „przydziału na żądanie” oraz przekazu danych na zasadzie rywalizacji BSD 2017

16 Usługi sieciowe Standard nie definiuje jak zrealizować usługi:
Standard definiuje usługi sieciowe, wymagania, oraz mechanizmy sygnalizacji Standard nie definiuje jak zrealizować usługi: Szeregowanie pakietów (konstrukcja ramki) Algorytmy przyjmowania nowych połączeń Algorytmy nadzorowania profili ruchowych BSD 2017

17 Specyfikacja strumienia
Service flow a MAC transport service that provides unidirectional transport of packets, characterized by a set of QoS Parameters Service Flow (SFID – Service Flow Id) Parametry QoS: Max sustained traffic rate [b/s] Max burst size [bytes] Min reserved rate [b/s] Tolerated jitter [ms] Maximum latency [ms] Traffic priority [0..7] Usługa sieciowa BSD 2017

18 Podsumowanie WiMAX zapewnia bezprzewodowy dostęp do sieci, tzw. ostatnia mila (bezprzewodowy xDSL) „umożliwia” zapewnienie gwarancji jakości przekazu danych -> różne usługi pracuje w paśmie wymagającym licencji wielu dostawców urządzeń, np. Alcatel, Alvarion, Ericsson, Intel, Lucent, Motorola, Redline, Samsung, Siemens, ... BSD 2017