Comunicaciones inalámbricas y red
Estándares de acceso inalámbrico de banda ancha Wimax e IEEE 802.16
IEEE 802 creó el grupo de trabajo 802.16 en 1999 para desarrollar estándares inalámbricos de banda ancha.
Use enlaces inalámbricos con microondas o radios de ondas milimétricas
Usar espectro con licencia (típicamente)
Son de escala metropolitana.
Proporcionar un servicio de red pública a los clientes que pagan la tarifa
arquitectura punto a multipunto con antenas fijas en el techo o en torre.
Proporcionar un transporte eficiente de tráfico heterogéneo que respalde la calidad del servicio (QoS)
Son capaces de transmisiones de banda ancha (> 2 Mbps)
En esencia, IEEE 802.16 estandariza la interfaz aérea y las funciones relacionadas asociadas con LMDS.
Foro WiMAX (Interoperabilidad mundial para el acceso de microondas) para promover los estándares 802.16 y desarrollar especificaciones de interoperabilidad.
Arquitectura IEEE 802.16
Los estándares 802.16 están diseñados con respecto al modelo de referencia
Un servicio inalámbrico 802.16 proporciona una ruta de comunicación entre un sitio de suscriptor, que puede ser un solo dispositivo de suscriptor o una red en las instalaciones del suscriptor
Tres interfaces se definen en este modelo.
Las normas IEEE 802.16 se refieren a la interfaz aérea entre la estación transceptora del abonado y la estación transceptora base.
las tecnologías de red centrales tienen un impacto en las tecnologías utilizadas en la interfaz aérea
el sistema incluye el uso opcional de algún tipo de repetidor.
permite la posibilidad de que los repetidores o reflectores eviten las obstrucciones y extiendan la cobertura de la celda.
Arquitectura de protocolo
específicamente para problemas de dirección
relacionados con la transmisión de bloques de datos a través de la red.
una discusión de los protocolos 802.16 se refiere a las dos capas más bajas del modelo OSI.
dos capas más bajas del modelo de protocolo 802.16 corresponden a la capa física con las funciones de :
Generación / eliminación de preámbulos (para sincronización)
Codificación / decodificación de señales.
Transmisión / recepción de bits
Por encima de las capas físicas y de transmisión están las funciones asociadas con la prestación de servicios a los suscriptores. Éstos incluyen
En la transmisión, reúna los datos en un marco con campos de detección de dirección y error.
En la recepción, desarme el cuadro y realice el reconocimiento de direcciones y la detección de errores.
Gobernar el acceso al medio de transmisión inalámbrico
El protocolo en esta capa, entre la estación base y la estación del suscriptor, es responsable de compartir el acceso al canal de radio
el protocolo MAC define cómo y cuándo una estación base o estación de abonado puede iniciar la transmisión en el canal
Sobre la capa MAC hay una capa de convergencia
Un protocolo de capa de convergencia puede hacer lo siguiente:
Encapsule el encuadre de la PDU (unidad de datos de protocolo) de las capas superiores en los marcos nativos de la MACIFÍA 802.16.
Mapear las direcciones de una capa superior en direcciones 802.16
• Traducir los parámetros QoS de la capa superior al formato 802.16 MAC nativo.
Adapte las dependencias de tiempo del tráfico de la capa superior en el servicio MAC equivalente.
Servicios
IEEE 802.16 se definen en términos de servicios de soporte que deben soportar los sistemas 802.16.
Un servicio de portador se refiere al tipo de tráfico generado por una red de suscriptores o una red central
IEEE 802.16 está diseñado para soportar los siguientes servicios portadores:
Multidifusión de audio / video digital
: transporta transmisiones de audio / video digital unidireccionales a los suscriptores
El ejemplo principal de este servicio es una transmisión de radio y video
Telefonía digital
soporta flujos de telefonía digital multiplexados
reemplaza el acceso por cable a la red telefónica pública.
ATM
proporciona un enlace de comunicaciones que admite la transferencia de celdas ATM
Protocolo de Internet
soporta la transferencia de datagramas IP
LAN puenteada
Un servicio LAN de puente permite la transferencia de datos entre dos LAN con conmutación en la capa MAC.
Back-Hau
para redes de telefonía celular o digital inalámbrica.
Frame rele
utiliza tramas de longitud variable en contraste con las celdas de longitud fija de ATM.
Basado en circuitos
proporcionan una capacidad de conmutación de circuitos
la velocidad de datos que debe admitirse
Paquete variable
IP y frame relay son ejemplos de servicios que utilizan PDU de longitud variable.
se refiere al rendimiento de error
Paquete de celdas de longitud fija
este servicio es para cajeros automáticos
es el máximo retraso de una vía
tres categorías de retraso definidas en los estándares 802.16:
Retardo de acceso medio
el retardo de acceso medio mide la cantidad de tiempo que la estación debe esperar antes de poder transmitir.
Retardo de tránsito
Incluye el retardo de acceso al medio más el procesamiento en la capa MAC para preparar la transmisión (desde el STS o BTS)
Retardo de extremo a extremo
el retardo total entre un terminal en la red del suscriptor, hasta el último servicio más allá de la red central
IEEE 802.16 MAC Layer
Los datos transmitidos a través de la interfaz aérea 802.16 desde o hacia un suscriptor dado se estructuran como una secuencia de tramas MAC.
PDU incluye información de control del protocolo MAC y datos de nivel superior.
Esto no debe confundirse con una trama TDMA
Un intervalo de tiempo TDMA puede contener exactamente una trama MAC
Conexiones y flujo de servicio
se establece una conexión lógica entre entidades pares (usuarios de MAC) antes del intercambio de datos entre esas entidades
Cada trama MAC incluye una ID de conexión
existe una correspondencia de uno a uno entre la ID de conexión y el flujo de servicio
El concepto de un flujo de servicio en una conexión es fundamental para la operación del protocolo MAC.
Los flujos de servicio proporcionan un mecanismo para la gestión de QoS ascendente y descendente.
Formato de marco.
manera de comprender el protocolo MAC es examinar el formato de trama
Encabezado
contiene la información de control de protocolo necesaria para el funcionamiento del protocolo MAC.
Carga útil
la carga útil puede ser datos de un nivel superior o un mensaje de control MAC.
CRC
el campo de verificación de redundancia cíclica contiene un código de detección de error
El formato del encabezado del enlace descendente Consta de los siguientes campos:
Control de cifrado (1 bit)
indica si la carga útil está cifrada.
Secuencia de clave de cifrado (4 bits)
un índice en un vector de información de clave de cifrado, que se utilizará si la carga útil está cifrada.
Longitud (11 bits)
longitud en bytes de toda la trama MAC.
Identificador de conexión (16 bits)
una dirección de capa MAC unidireccional que identifica una conexión a pares equivalentes
Tipo de encabezado (1 bit)
indica si se trata de un encabezado de solicitud de ancho de banda o genérico.
Indicador ARQ (1 bit)
indica si el marco pertenece a una conexión habilitada para ARQ
Control de fragmentos (2 bits)
se utiliza en la fragmentación y el reensamblaje, como se explica más adelante.
Número de secuencia del fragmento (4 bits)
Número de secuencia del fragmento actual.
Secuencia de comprobación de encabezado (8 bits)
un CRC de 8 bits utilizado para detectar errores en el encabezado.
Poll-me (1 bit):
si está configurado, solicita una encuesta de la estación base.
Subvenciones por intervalo (7 bits)
la cantidad de concesiones requeridas por una conexión.
Solicitud de piggyback (8 bits)
la cantidad de bytes de capacidad de enlace ascendente solicitada por el suscriptor para esta conexión.
Mensajes de gestión de MAC
IEEE 802.16 define una serie de mensajes de control que son utilizados por la estación base y el suscriptor para administrar la interfaz aérea y administrar el intercambio de datos a través de varias conexiones.
Descriptor de canal de enlace ascendente y descendente
transmite las características del canal físico.
Definición de acceso de enlace ascendente y descendente
Asigna acceso a los canales de enlace ascendente y descendente.
Solicitud y respuesta de rango
el suscriptor utiliza la solicitud para determinar el retraso de la red y para solicitar el ajuste de potencia y / o modulación
Solicitud de registro, respuesta y confirmación
la solicitud es transmitida por el suscriptor en el momento de la inicialización
Solicitud y respuesta de administración de clave de privacidad
se utiliza para intercambiar información sobre claves de cifrado.
Solicitud, respuesta y confirmación dinámicas de adición de servicios
un suscriptor envía la solicitud para solicitar un nuevo flujo de servicios.
Solicitud de cambio de servicio dinámico, respuesta y confirmación
un suscriptor o la estación base envía la solicitud para cambiar dinámicamente los parámetros de un flujo de servicio existente.
Solicitud y respuesta de eliminación de servicio dinámico
la estación base o el suscriptor envía la solicitud para eliminar un flujo de servicio existente
Solicitud y respuesta de asignación de sondeo de multidifusión
enviado por un suscriptor para solicitar su inclusión en un grupo de sondeo de multidifusión
Solicitud de tipo de concesión de datos de enlace descendente
enviada por la estación base al suscriptor para dictar el método de modulación y la técnica FEe que se utilizará en una conexión particular, para mejorar el rendimiento.
Acuse de recibo de ARQ
se utiliza para acusar recibo exitoso de uno o más paquetes de la entidad MAC par.
IEEE 802.16 Capa Física
La capa física 802.16 soporta una estructura diferente para los canales descendentes punto a punto y multipunto
y los canales ascendentes multipunto a punto
Transmisión ascendente
utiliza una técnica DAMA TDMA (acceso múltiple por división de tiempo de acceso de asignación de demanda).
DAMA es una técnica de asignación de capacidad que se adapta según sea necesario para responder de manera óptima a los cambios de demanda
TDMA es simplemente la técnica de dividir el tiempo en un canal en una secuencia de cuadros
Con DAMA-TDMA, la asignación de intervalos a los canales varía dinamicamente.
Transmisión descendente
el estándar especifica dos modos de operación
uno dirigido para admitir un flujo de transmisión continuo (modo A)
Para el modo descendente continuo, se utiliza un esquema de DMT simple para el acceso al canal.
dirigido para soportar un flujo de transmisión de ráfaga (modo B)
La técnica de dúplex que se utiliza para asignar capacidad entre el tráfico ascendente y descendente