Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ИНФОРМАТИКА

Беспроводная сеть на базе технологии WIMAX г.Ошмяны.

irina_krut2019 2150 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 86 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 22.01.2020
Данная дипломная работа посвящена разработке беспроводной сети на базе технологии WiMAX г. Ошмяны. В первом разделе произведен обзор современных систем беспроводного абонентского доступа, а также сравнение их с технологией WiMAX. Во втором разделе находится обзор широкополосного мобильного доступа под управлением стандарта IEEE 802.16 и его особенностей. В третьем разделе находится обзор услуг и архитектуры сетей Mobile WiMAX, а также принципы построения сетей WiMAX. В четвертом разделе произведена разработка сети WiMAX для реализации услуги широкополосного доступа в интернет, вычисление частотных каналов, размерности кластера, вычисление частотных каналов необходимых для обслуживания абонентов БС, расчет допустимой нагрузки БС. В пятом разделе произведен расчет затухания и зоны покрытия сети, приведена Модель COST-231 Hata, расчёт зоны покрытия сети WiMAX и пропускной способности. В шестом разделе произведен выбор базовых абонентских станций и необходимого оборудования. В седьмом разделе приведено технико-экономическое обоснование разрабатываемой сети. В восьмом разделе показан процесс идентификации опасностей, рисков и контроля рисков и методы их определения. Объем пояснительной записки составляет 90 листов и содержит 22 таблицы, 10 рисунков, 21 формулу, 12 источников литературы
Введение

Стандарт WIMAX 802.16 (Worldwide Interoperability for Microwave Access) является технологией высокоскоростной беспроводной передачи данных, которая стала широко использоваться в качестве способа предоставления широкополосного абонентского доступа. Частотный диапазон, который использует данный стандарт, равен 10 - 66 ГГц и это дает возможность передавать данные скоростью до 120 Мбит/c между базовыми станциями. Сети WiMAX были предложены в качестве альтернативной технологии предоставления услуг широкополосного доступа, в настоящее время на рынке доминируют системы DSL и кабельные модемы. Развертывание сетей WiMAX может быть выгодно как в плотных городских застройках, так и в сельских районах, где доступность других альтернатив ограничена. При этом обеспечивать большой скоростью передачи данных, большей зоной покрытия, чем у современных сетей Wi-Fi, и устанавливать хорошее качество связи. В будущем широкополосный доступ займет существенное место в сетях связи, представляя собой одну из важных составляющих концепции сетей нового поколения(NGN). Работа по предоставлению услуг широкополосного доступа, в настоящее временя, считается крупной нишей телекоммуникационного рынка и это подогревает интерес к ним как со стороны инвесторов, так и государства. На данный момент технология WiMAX включает в себя не только технологию беспроводного доступа, такую как Wi-Fi, но и преимущества в разработках HSPA и LTE. У WiMAX есть большие преимущества в организации современной беспроводной сети. Пропускная способность каналов данной сети не уступает проводным технологиям. Главное преимущество технологии WiMAX это то, что возможно обслуживать не только статичных пользователей услуги, но и тех, кто постоянно находятся в пути. Согласно сведениям маркетинговых исследований, широкополосные беспроводные сети на основе технологий HSPA, а кроме того и технологий Wi-Fi и WiMAX владеют на сегодняшний день большими достоинствами по быстроте развертывания, охвату местности, мобильности, предоставляя во многих вариантах не только наиболее результативное, но в некоторых случаях и единственно возможное экономически оправданное решение. Начиная с 2007-2008 года, сети WiMAX усиленно развиваются в государствах США, Японии, Европейском континенте. В странах, в которых инфраструктура кабельной сети и развертывание сетей 3G, потребует необоснованно больше расходов, развертывание же сетей WiMAX, способно предоставить экономически выгодный высокоскоростной радиодоступ. Поэтому представляется актуальным развертывание в Гродненской области 1-ступени сетей WiMAX в средних населенных пунктах, к примеру, в городе Ошмяны. Таким образом, целью работы является разработка беспроводной сети на базе технологии WiMAX на территории г. Ошмяны для предоставления услуги широкополосного доступа в интернет. В данной дипломной работе были поставлены следующие задачи: предоставить беспроводной доступ к сети, определение возможности покрытия зоны, расчёта пропускной способности в отдельных сотах, с тем, чтобы перейти к планированию самой сети.
Содержание

Введение…………………………………………………………………………...……….………..6 1 Обзор современный систем беспроводного абонентского доступа…………….……….…….8 1.1 Сравнение технологий WiMAX и HSPA ………………………………………….......8 1.2 Сравнение технологий WiMAX и LTE …………………………………………........9 1.3 Сравнение технологий WiMAX и Wi-Fi ……………………………………………..12 2 Широкополосный мобильный доступ под управлением стандарта IEEE 802.16…………...15 2.1 Частотные диапазоны стандарта IEEE 802.16……………………………………….15 2.2 Стандарт 802.16: стек протоколов …………..….........................................................16 2.3 Стандарт 802.16: физический уровень…………………………………………….....17 2.4 Стандарт 802.16 протокол подуровня МАС…………………………………………19 2.5 Стандарт 802.16: структура кадра………………………………………………….....21 3 Услуги и архитектура сетей Mobile WiMAX…………………………………………………..23 3.1 Услуги сетей технологии Mobile WiMAX …….……………………………………23 3.2 Принципы построения сетей WiMAX …………….....………………………………24 4 Разработка сети WiMAX для реализации широкополосного доступа в интернет…………..27 4.1 Вычисление частотных каналов и определение размерности кластера …………...28 4.2 Вычисление частотных каналов для обслуживания абонентов БС.………………33 4.3 Расчет допустимой нагрузки БС ………………......…................................................33 5 Расчет затухания и зоны покрытия сети……………………………………………….…........37 5.1 Модель COST-231 Hata………………………………………………………………..35 5.2 Расчёт зоны покрытия сети WiMAX…………………………………………………36 6 Выбор оборудования базовых абонентских станций………………………………………….46 6.1 Выбор оборудования базовых станций и абонентских станций……………………46 6.2 Выбор аппаратуры……………………………………………………..………………49 5 Технико-экономическое обоснование …………………………………….……………….......55 6 Охрана труда ……………………………………………………………….…………………....63 7 Заключение ……………………………………………………………….….…………………..74 8 Список использованных источников …………………………….……….………....................76 Приложение А Схема работы сети WiMAX……………………………………………………..77 Приложение Б Архитектура сети WiMAX ……............................................................................78 Приложение В Расположение базовых станций в городе Ошмяны …………………………79 Приложение Г Слайды презентации……………………………………………………………..80
Список литературы

1. Берлин, А. Н. Цифровые сотовые системы связи / А.Н.Берлин. – М. :Эко-Трендз.: Москва, 2007. – 298 с. 2. Вишневский, В.В. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G / В. Вишневский, С. Портной, И. Шахнович. – М. : Техносфера, 2009 – 452 с. 3. Григорьев, В.А. Сети и системы радиодоступа / О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. – М. :Эко-Трендз: Москва, 2005 – 304 с. 4. Маковеева, М. М. Системы связи с подвижными объектами. / М.М. Маковеева, Ю.С.Шинаков – М. :Радио и связь, 2002 – 216 c. 5. Карабутов, Н. Н. Информационные технологии в экономике / Н.Н. Карабутов. – Издательство: Экономика, 2003 – 208 с. 6. Шафрин, Ю. А. Информационные технологии. Часть 2 / Ю.А. Шафрин – Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2002 – 320 с. 7. Когаловский М. Р. Перспективные технологии информационных систем / М.Р. Когаловский – Издательство : ДМК Пресс, Компания АйТи , 2003 – 288 с. 8. Скрипкин, К.Г. Экономическая эффективность информационных систем / К.Г. Скрипкин – Издательство: ДМК Пресс, 2002 – 256 с. 10. Развертывание сетей WIMAX [Электроный ресурс]. – Режим доступа : https://www.bestreferat.ru/referat-141911.html. – Дата доступа : 03.05.2018. 11. Влияние помехоустойчивости беспроводных сетей [Электроный ресурс]. – Режим доступа : http://www.dis.podelise.ru/text/index-81350.html. – Дата доступа : 11.05.2018. 12. Jeffrey G. Andrews. Fundamentals of WiMAX. Understanding Broadband Wireless Networking / Jeffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed. – Prentice hall, 2007.
Отрывок из работы

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ БЕСПРОВОДНОГО АБОНЕНТСКОГО ДОСТУПА 1.1 Сравнение технологий WiMAX и HSPA HSPA является набором технологий, позволяющих операторам во всем мире использовать стандарты 3G/WCDMA. Это технология высокоскоростной пакетной передачи данных путем беспроводной широкополосной радиосвязи, которая является надстройкой над мобильными сетями стандартов UMTS/WCDMA. Системы с технологией HSPA стали доступны на рынке уже с 2007 года. HSPA использует частотное дуплексирование (FDD) где ширина одного дуплексного канала равняется 5МГц. В нисходящем канале данная технология будет использовать модуляцию QPSK, либо 16-QAM с потоковой скоростью 14 Мбит/с. В восходящем канале будет модуляция BPSK, пиковая скорость которой составляет 5,8 Мбит/с [1]. В системах WiMAX используется временное дуплексирование (TDD). При ширине полосы в 10 МГц можно обеспечить скорость передачи данных, в нисходящем канале, больше чем у HSPA. Сравнение технологий показано в таблице 1.1 [1]. Таблица 1.1 – Сравнение систем HSPA (релизы 7 и 8) и WiMAX (релиз 1.5) Параметры HSPA WiMAX Версия Релиз 7 Релиз 8 Релиз 1.5 Диапазон ГГц 2 2.5 Дуплексирование FDD FDD TDD Ширина канала МГц 2х5 2х5 10 Антенны БС 1х2 2х2 2х2 Антенны АС 1х2 1х2 Модуляции и скорость кодирования В нисходящем канале 64 QAM 5/6 16 QAM 3/4 64 QAM 5/6 64 QAM 5/6 В восходящем канале 16 QAM 3/4 64 QAM 5/6 Пиковая скорость, Мбит/с В нисходящем канале 17 20 34 35 47 В восходящем канале 8,2 8,2 8,2 16 25 Дальше с развитием HSPA возникло HSPA+. У этой технологии в нисходящем канале станет применятся другая модуляция 64-QAM c SIMO (1х2) либо 64-QAM c SIMO (2х2). В восходящем канале прибавилась модуляция 64-QAM и улучшены возможности в применении технологии для VoIP. Изменения, произошедшие в HSPA (релиз 8) предоставляют возможность применять режим МIМО (2x2) с модуляцией 64-QAM в нисходящем канале, рассматривается возможность применения МIМО высоких порядков в нисходящем канале и МIМО (2х2) – в восходящем канале. При сравнении WiMAX и HSPA+ можно заметить такие отличия: – мобильный WiMAX (релиз 1.5) имеет похожие с HSPA+ (релиз 8) предельные скорости в нисходящем канале при одной и той же модуляции, скорости кодирования и ширине канала. При этом у Mobile WiMAX пиковая скорость выше в восходящем канале. – HSPA ограничен шириной канала в 10 МГц, WiMAX же поддерживает ширину канала до 20 МГц с двумя видами дуплексирования. 1.2 Сравнение технологий WiMAX и LTE Улучшением систем 3GPP, стали системы Long Term Evolution (LTE). Основные отличия является OFDMA в нисходящем канале и SC-FDMA – в восходящем. Модуляция – до 64-QAM, ширина канала достигает до 20 МГц, дуплексирование частотное и временное. Применяются адаптивные антенные системы, гибкая сеть доступа. В LTE системе используются технологии и методы, которые применяются в Mobile WiMAX, поэтому эффективность систем LTE будет схожа с WiMAX [1]. В таблице 1.2 приведено сравнение параметров систем LTE и мобильного WiMAX в одинаковых частотных условиях [1]. Таблица 1.2 – Сравнение параметров систем LTE и мобильного WiMAX (релиз 1.5) в одинаковых частотных условиях при FDD с полосами 2х20 МГц Параметры LTE WiMAX Релиз 1.5 Motorolla T-Mobile Qualcomm 1 2 3 4 5 Нисходящий канал: Антенна БС 2х2 2х4 4х2 2х2 4х4 Модуляция и скорость кодирования 64 QAM 5/6 64 QAM 5/6 64 QAM 5/6 64 QAM 5/6 Продолжение таблицы 1.2 1 2 3 4 5 Скорость Мбит/с 226 144 277 144,6 289 Восходящий канал: Нет данных Антенна АС 1х2 1х2 1х2 Модуляция и скорость кодирования 64 QAM 5/6 64 QAM 5/6 64 QAM 5/6 Скорость Мбит/с 50,4 75 69,1 LTE (Long Term Evolution) – технология, разработанная для развития уже существующих 2G и 3G сетей, одновременно являясь платформой для стандартов связи четвертого поколения. Под LTE подразумевается переход от систем CDMA к OFDMA, а также переход к полностью IP – системе к коммуникацией пакетов. Внедрение данной технологии на существующих на данный момент сетях сотовой связи подразумевает новые радиочастотные ресурсы для получения преимущества от широкого канала. Для обеспечения совместимости со стороны пользователей необходимы двухрежимные устройства. Это ведет к тому что плавный переход с 3G систем к LTE будет сложен. В таблице 1.3 показаны различия технологий LTE и WiMAX [2]. Таблица 1.3 – Сравнение ключевых параметров LTE и WiMAX Параметры LTE WiMAX Релиз 1.5 1 2 3 Дуплексирование FDD и TDD FDD и TDD Частотный диапазон для анализа 2000 МГц 2500МГц Ширина канала До 20 МГц До 20 МГц От базы OFDMA OFDMA К базе SC-FDMA OFDMA Спектральная эффективность, бит/Гц/с Нисходящий канал, MIMO (2х2) 1,57 1,59 Восходящий канал, SIMO (1х2) 0,64 0,99 Продолжение таблицы 1.3 1 2 3 Максимальная скорость мобильной станции км/ч 350 120 Длительность кадра, мс 1 5 Антенные системы Нисходящий канал 2х2, 2х4, 4х2, 4х4 2х2, 2х4, 4х2, 4х4 Нисходящий канал 1х2, 1х4, 2х2, 2х4 1х2, 1х4, 2х2, 2х4 Рисунок 1.1 – Сравнение средней спектральной эффективности. Преимущества в спектральной эффективности дает выигрыш в стоимости развертывания сети. Также, возрастает канальная емкость, позволяющая операторам внедрять дополнительные сервисы. Мобильный WiMAX представляет гладкую IP-сеть, сеть LTE более сложна. Основой сети WiMAX полностью являются IP-протоколы IEEE, сеть LTE сложнее, она использует больше протоколов, в том числе протоколы, используемые в 3G. Выводы сравнения WiMAX и LTE: – WiMAX (релиз 1.5) и LTE имеют схожие характеристики. В обеих технологиях на линии от базы используется OFDMA с многоуровневой модуляцией и кодированием. Максимальные скорости отличаются незначительно при одинаковых кратностях модуляции и скоростях корректирующего кода. И LTE и WiMAX использует FDD, и TDD дуплексирование c шириной канала до 20 МГц. – мобильный WiMAX имеет двухлетний выигрыш по времени выхода на рынок и гладкую e2e IP архитектуру сети; – пропускная способность и спектральная эффективность мобильного WiMAX по релизу 2.0 имеет лучшие параметры, чем LTE; – для обоих сетей нужны специальные пользовательские устройства; – для сетей WiMAX и LTE нужен новый частотный спектр; – мобильный WiMAX может работать с ранними версиями технологии. 1.3 Сравнение технологий WiMAX и Wi-Fi. WiMAX и Wi-Fi являются беспроводными технологиями. «WiMAX» означает «Всемирное взаимодействие через микроволновый доступ», «Wi-Fi» расшифровывается как «Беспроводная Точность». Одним из главных отличий это диапазон их работы. С WiMAX можно работать на больших дистанциях. Он дает возможность использовать широкополосное подключение с различными диапазонами до 30 км. Wi-Fi можно использовать только в маленьком диапазоне, около 250м. WiMAX представляется в двух разных версиях, фиксированной и мобильной. Мобильная версия 802,16m может заменить CDMA и GSM технологии. Доработанные версии 802.16d, и 802.16e предназначены для дома. У Wi-Fi линейка 802,11 у которой очень много версий, например 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11n [2]. Работает Wi-Fi в нелицензированном спектре, в связи с этим различные каналы часто мешают друг с другу в том числе и беспроводные телефоны. Он дает возможность работы в неконтролируемой среде, а местами и на микроволновых частотах. Устройство, находящееся ближе всего к точке доступа, получает больше эфирного времени, чем устройство, находящееся на удаленном расстоянии. Сравнение стандартов беспроводной связи приводнено в таблице 1.4 [1]. Таблица 1.4 – Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи Технология Стандарт Использование Пропускная способность Радиус действия Частоты Wi-Fi 802.11a WLAN до 54 Мбит/с до 100 метров 5,0 ГГц Продолжение таблицы 1.4 Технология Стандарт Использование Пропускная способность Радиус действия Частоты Wi-Fi 802.11b WLAN до 11 Мбит/с до 100 метров 2,4 ГГц Wi-Fi 802.11g WLAN до 54 Мбит/с до 100 метров 2,4 ГГц Wi-Fi 802.11n WLAN до 300 Мбит/с (в перспективе до 600 Мбит/с) до 100 метров 2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц WiMax 802.16d WMAN до 75 Мбит/с 6-10 км 1,5-11 ГГц WiMax 802.16e Mobile WMAN до 40 Мбит/с 1-5 км 2,3-13,6 ГГц WiMax 2 802.16m WMAN, Mobile WMAN до 1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с (Mobile WMAN) 120-150 км (стандарт в разработке) н\д (стандарт в разработке) Так как Wi-Fi работает в нелицензированном спектре, каналы работы мешают друг другу. WiMAX же требует покупки лицензии и частоты, это способствует качественной и стабильной работе данной технологии. В данном разделе были проведены сравнения технологии WiMAX с другими аналогичными системами беспроводного абонентского доступа, были показаны как достоинства так и недостатки технологии WiMAX между другими системами. ? 2 ШИРОКОПОЛОСНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ДОСТУП ПОД УПРАВЛЕНИЕМ СТАНДАРТА IEEE 802.16 2.1 Частотные диапазоны стандарта IEEE 802.16 В стандарте 802.16 предусмотрена работа в диапазонах 2…11 ГГц и 10-66 ГГц. В диапазоне 10-66 ГГц радиосвязь возможна лишь в случае прямой видимости между фиксированными точками. Характеристики стандарта приведены в таблице 2.1[10]. Таблица 2.1 – Характеристики стандарта 802.16 Стандарт Принят мм.гггг Полосы частот, ГГц Мобильность Схема передачи Скорости передачи Ширина Канала, МГц 802.16 12.2001 11 - 66 нет Одна несущая 32 – 134,4 Мбит/с 20, 25, 28 802.16-2004 06.2004 2 - 11 нет Одна несущая или 256, или 2048 OFDM 1 – 75 Мбит/с 1,75; 3,5; 7; 14; 5; 10; 15; 8,75 802.16-е 12.2005 2 – 11 ( фикс.) 2 –6(моб) есть Одна несущая или 256, или 128, 512, 1024, 2048 OFDM 1 – 75 Мбит/с 1,25; 5; 10; 20 Так как технология WiMAX принадлежит к беспроводным технологиям, передачу данных используют по радиоканалам, образованным между антеннами в устройствах. При передаче излученного антенной радиосигнала из-за воздействия среды меняются разные параметры сигнала. В конце принятый сигнал часто различается от переданного. Атмосфера Земли, для передачи электромагнитных волн, является не лучшей средой. Радиоволны имеют возможность огибать преграды (явление дифракции), размеры которых порядка длины волны и меньше. На рабочих частотах систем WiMAX длина волны менее 15 см, поэтому явление дифракции довольно таки мало. В стандарте 802.16 используют следующие технологии передачи (таблица 2.2) [3]: Таблица 2.2 – Технологии передачи стандарта 802.16 Технология передачи Диапазоны, ГГц Дополнительные технологии Варианты дуплекса WirelessMAN-SC 10 – 66 – Временной, частотный WirelessMAN-SCa Ниже 11, лицензированное AAS, ARQ, STC, мобильный Временной, частотный WirelessMAN-OFDM Ниже 11, лицензированное AAS, ARQ, STC, Mesh, мобильный Временной, частотный WirelessMAN-OFDMA Ниже 11, лицензированное AAS, ARQ, STC, HARQ мобильный Временной, частотный Технология передачи Диапазоны, ГГц Дополнительные технологии Варианты дуплекса WirelessMAN Ниже 11, нелицензированное AAS, ARQ, STC, Mesh Временной В таблице 2.2 введены следующие обозначения: – AAS (adaptive antenna system); адаптивная антенная система использования более, одной антенны на станциях для увеличения емкости сети и улучшения покрытия, – ARQ (automatic repeat request); технология и используемый в ней информационный пакет, обеспечивающие повторную передачу непринятых пакетов, – HARQ (hybrid automatic repeat request); гибридная технология повторной передачи непринятых пакетов, – STC (space/time coding); пространственно-временное кодирование. В приложении А представлена схема работы сети WiMAX. 2.2 Стандарт 802.16: стек протоколов Виды протоколов, которые использует стандарт 802.16, показаны на рисунке 2.1. Общая структура похожа на другие стандарты серии 802, но тут имеется большее количество подуровней. Подуровень находящийся внизу предназначен для физической передачи данных. Данный уровень эксплуатирует узкополосную систему с стандартными схемами модуляции сигнала. Выше физического уровня используется подуровень сведения технологий передачи, он скрывает отличия технологий от уровня передачи данных. На уровне передачи данных имеется несколько подуровней. Здесь находится подуровень защиты информации. На этом подуровне производится цифрация, дешифрация данных, а также управления ключами доступа. Рисунок 2.1 – Стандарт 802.16: стек протоколов. Дальше идет общая часть подуровня МАС. На данном уровне находятся основные протоколы - в том числе и протоколы управляющие каналом. Здесь станцией контролируется вся система. Она результативно определяет поочередность передачи входящего трафика пользователем, также важна и для управления исходящим трафиком. Подуровень МАС предназначен для установки соединения, и это отличает его от других стандартов. Следовательно, можно дать гарантию хорошего качества при обслуживании и предоставлении услуг телефонной связи, передачи мультимедиа. 2.3 Стандарт 802.16: физический уровень Широкополосным беспроводным сетям нужен широкий частотный спектр, он есть только в диапазоне 10 – 66 ГГц. Миллиметровые волны имеют одно свойство, отсутствующее у микроволн с большим диапазоном: они разносятся только по прямым линиям (как свет). Поэтому, на БС нужно установить множество антенн, которые должны покрывать разные сектора территории в округе, как на рисунке 2.2 [3]. В разных секторах будут разные пользователи. Все три сектора не зависят друг от друга, в отличии от сотовой радиосвязи, где сигналы используются во все направления. Рисунок 2.2 - Оперативная среда передачи данных сетей 802.16. Так как мощность передающихся миллиметровых волн становиться меньше чем больше расстояние от БС, то и соотношение сигнал/шум будет понижаться. По этой причине 802.16 применяет три разные схемы модуляции, зависящие от расстояния абонентской станции. Если пользователь находится вблизи от БС, то используется КАМ-64 с 6-ью битами на отсчет. На нормальном расстоянии от БС применяется КАМ-16 и 4 бита/бод. Если пользователь находится далеко, то используется схема 4-ФМ с 2-мя битами на отсчет. Возьмем для примера, что при полосе спектра 25 МГц QAM-64 даст скорость 150 Мбит/с, QAM-16 – 100 Мбит/с, а QPSK – 50 Мбит/с. Из этого следует, что дальность абонента от базовой станции зависит на скорость передачи данных. Фазовые диаграммы этих трех методов показаны на риске 2.3 [1]. Рисунок 2.3 – Фазовые диаграммы: а) КАМ-64; б) ОДМ-16; в) 4-ФМ. Данный стандарт дает возвожность достичь гибкости распределения полосы пропускания. Используются две схемы модуляции: временное и частотное дуплексирование. Временное дуплексирование показано на рисунке 2.3. БС повторяя, передает кадры, разделенные на временные интервалы. Начальный кадр временных интервалов относится под входящий трафик. После находится защитный интервал, позволяющий переключать режимы приема и передачи на станциях, а после идут уже интервалы исходящего трафика. Число тактов динамически меняется, это помогает настроить пропускную способность под трафик каждого направления [1]. Рисунок 2.4 – Дуплексная связь с временным разделением Входящий трафик делится БС на временные интервалы. Станция контролирует направление передачи. трафик исходящий от пользователей управляется другим методом и зависит от требуемого качества обслуживания. Еще одно свойство физического уровня это возможность упаковывать несколько соседних кадров МАС в одну физическую передачу. Для непрямого исправления ошибок на физическом уровне, используется код Хэмминга. Все технологии, использующиеся на данный момент, опираются на контрольные суммы и с помощью их обнаруживают ошибки, при помощи запроса повторной передачи повреждённых фрагментов. Однако следует учесть, что в широкополосной беспроводной связи на внушительных расстояниях возникает множество ошибок, их обрабатывает физический уровень, хотя на уровнях находящихся выше используется метод контрольных сумм. Основой корректировки ошибок на физическом уровне является необходимость заставить канал выглядеть лучше. 2.4 Стандарт 802.16 протокол подуровня МАС Уровень передачи данных разделен на три подуровня, как показано на рисунке 2.4. Кадры МАС постоянно забирают целое число временных интервалов физического уровня. Все кадры разбиты, первые две части имеют карту распределения интервалов между входящим и исходящим трафиком. На карте имеется информация, о чем передается в каждом такте, а также о свободных тактах. На карте, где показано распределение входящего потока, содержатся разные системные параметры, важные только что подключившимся станциям. Канал входящего трафика состоит из базовой станции определяющей, что расположить на каждой части кадра. На исходящем канале имеются конкурирующие между собой станции, желающие получить доступ. Распределение исходящего трафика связано с качеством обслуживания. Есть четыре класса сервисов: – сервис с постоянной битовой скоростью; – сервис реального времени с переменной битовой скоростью; – сервис, работающий не в реальном масштабе времени, с переменной битовой скоростью; – сервис с обязательством приложения максимальных усилий по предоставлению услуг. Все сервисы стандарта 802.16 нужны для установки соединения, и каждое такое соединение имеет право получить доступ к одному из других сервисов. Сервис с постоянной битовой скоростью нужен для передачи несжатой речи. Здесь нужно передать уготовленный объем данных в определенные временные интервалы. Это достигается путем назначения всем соединениям одного типа интервалов. После, как канал распределен, доступ к временным интервалам будет автоматическим. Сервис реального масштаба времени с переменной битовой скоростью используется для передачи сжатых данных мультимедиа и других приложений работающих в реальном времени. Требуемая пропускная способность постоянно может меняться. Каждая полоса выдается БС, которая узнает через известные промежутки времени у абонента для того чтобы выявить нужность на данный момент ширины канала. Сервис, работающий не в реальном масштабе времени, с переменной битовой скоростью нужен для интенсивного трафика. Тут БС тоже опрашивает пользователей, но уже в разные моменты времени. Абонент, который работает с одной и той же битовой скоростью, имеет возможность установить в единицу один из специальных битов из своего кадра, предложив БС спросить с его (это подразумевает, что у пользователя есть данные, которые нужно передать с новой битовой скоростью). Сервис с обязательством приложения максимальных усилий нужен для оставшихся типов передачи. Здесь нет опросов, а станции, которые хотят занять канал, будут соперничать со станциями, так как им нужен тот же класс сервиса. Запрос пропускной способности происходит во временных интервалах, отмеченных на карте распределения исходящего потока, где они доступны для соперничества. Когда запрос удачен, это будет внесено в следующую карту распределения входящего потока. В отличном от этого случае пользователи, которые не смогли получить свой класс сервиса, должны производить новый запрос. Известны два вида распределения пропускной способности: для станции и для соединения. Для первого, абонентская станция будет собирать воедино все требования абонентов и осуществляет коллективный запрос. Получив полосу, она распределяет ее между пользователями по своему усмотрению. В последнем случае базовая станция работает с каждым соединением отдельно. 2.5 Стандарт 802.16: структура кадра Каждый кадр подуровня управления доступом к среде (МАС) начинается с одинакового заголовка. После него идет необязательное поле данных, и заканчивается кадр таким же необязательным полем контрольной суммы. Поле данных не присутствует в служебных кадрах, данные кадры можно использовать, например, для запроса временных интервалов. Контрольная сумма также является необязательной, потому что правка ошибок происходит на физическом уровне, и нет попыток вновь передать кадры информации которая передается в реальном времени. Разберем поля заголовка (рисунок 2.5, а). В бите ЕС указывается, шифруется ли поле данных. Поле Тип определяет какой тип у кадра (обычно, сообщается о том, пакуется ли кадр и есть ли фрагментация). Поле С1 показывает есть ли наличие (отсутствие) поля окончательной контрольной суммы. Поле ЕК информирует, какой из ключей шифрования используется и используется ли. В поле Длина находится информация обо всей длине кадра, даже заголовок. Идентификатор соединения дает возможность узнать, каким соединениям принадлежит кадр. В конце заголовка есть поле Контрольная сумма заголовка, вычисляемая с помощью полинома х8 + х2 + х + 1[12]. Рисунок 2.5 – Структура кадра: а) обычный кадр; б) кадр запроса канала. На рисунке 2.5 (б) представлен другой тип кадра. Это кадр запроса канала. Он начинается с единичного бита и схож с заголовком обычного Кадра, за исключением 2-го и 3-го байтов, которые входят в состав 16-битного номера, сообщающий о требуемой полосе, предназначенной для передачи определенного числа байтов. В кадре запроса канала отсутствует поле данных, нет и контрольной суммы всего кадра. У сетей 802.16 есть возможность покрыть целые районы, и расстояния подсчитывается километрами. Из этого следует, что приходящий на станции сигнал использует разную мощность в зависимости от расстояния от передатчика. Это влияет на соотношение сигнал/шум, что приводит к тому что нужно применять несколько схем модуляции. В любой ячейке широкополосной областной сети способно находиться более абонентов, нежели в обыкновенной ячейке 802.11, и любому пользователю предоставляется наиболее высокая пропускная способность, чем пользователю беспроводной ЛВС. Нелицензированной (15М) полосы частот недостаточно для такого рода нагрузки, по этой причине сети 802.16 функционируют в высокочастотном диапазоне 10 – 66 ГГц. Сети 802.11 поддерживают передачу данных в реальном времени (в режиме РСР), но они не предусмотрены для телефонной связи и большого мультимедийного трафика. Стандарт 802.16, наоборот, нецелен на поддержку аналогичных приложений, поскольку он предназначен как для обывателей, так и для деловых людей. В данном разделе был подробно рассмотрен стандарт 802.16. Приведены частотные диапазоны, структура кадра, разобран физический уровень и протокол подуровня МАС. ? 3 УСЛУГИ И АРХИТЕКТУРА СЕТЕЙ MOBILE WiMAX 3.1 Услуги сетей технологии Mobile WiMAX. Сети работающие с технологией WiMAX служат для обеспечения сервисами и услугами подвижных и неподвижных пользователей. WiMAX может использовать несколько видов мобильности. Фиксированный (fixed), это когда с оператором координируется местоположение абонента, получаемого обслуживание, номер, конкретная сота. Для фиксированного вида мобильности неплохо подходят терминалы пользователей с закрепленной на них антенной, которая находится вне здания, и направленной на базовую станцию. Блуждающий (nomadic), имеется ввиду что местоположение периодически меняется. Пользователь может, где бы он не находился, подключиться к сети, где есть покрытие предоставляемое оператором. Но во время сессии абонент должен быть неподвижен. Передвижной (portable). В этом случае пользователь может быть в движении и при этом не потерять соединение, которое он установил, на скорости до 5 км/ч, также (необязательная возможность сети) возможность переподключаться с одной соты в другую (handover). При использовании handover могут быть приостановки в передаче до двух секунд. Разрешаются потери данных при handover, заданное качество обслуживания, QoS, восстанавливающаяся только после окончания handover. Ограниченная мобильность (simple mobility). Абонент имеет возможность переходить из одной соты в другую и двигаться со скоростью до 60 км/ч без потери качества обслуживания, при скорости до 120 км/ч допускается постепенное ухудшение обслуживания. Для приложений non-real time (работа с сетью Интернет и с передачей файлов по протоколу FTP) гарантируется хорошее качество обслуживания. Время при использовании handover не может превышать одну секунду при переходах между IP подсетями и 150 миллисекунд в одной подсети, время обрыва передачи не может превышать 150 миллисекунд. При этом нужна поддержка ждущего (idle) и спящего (sleeping) режимов которые должны иметь пользовательские терминалы, а также вызовов пользователя (paging). Полная мобильность (full mobility). В этом случае абонент имеет возможность передвигаться и переподключаться из одной соты в другую, со скоростью до 120 км/ч без потери качества обслуживания. При этом качество обслуживания гарантируется для приложений работающих в реальном времени (VoIP, просмотр видео без буферизации, видео-телефония) и приложений non-real time. Время handover не превышает 50 миллисекунд, время прерывания передачи данных не более 5 миллисекунд (или не более длительности одного кадра). 3.2 Принципы построения сетей WiMAX Для построении сети WiMAX используют следующие принципы: – WiMAX основан на стандарте 802.16; – архитектура WIMAX имеет в себе две глобальные части: ASN - подсеть доступа, CSN - подсеть, которая дает доступ для подключения к сетям IP. ASN полностью выполняется при поддержке стандарта 802.16. В особенности подсетью CSN владеет провайдер IP услуг, NSP - Network Server Provider, а подсетью ASN - провайдер радиодоступа, NAP - Network Access Provider. NSP и NAP имеют возможность владеть один провайдер.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Информатика, 64 страницы
650 руб.
Дипломная работа, Информатика, 110 страниц
990 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg