ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ. Διπλωματική Εργασία

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ. Διπλωματική Εργασία"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΠΑΣΤΥΛΙΑΝΟΥ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ του ΣΤΕΛΙΟΥ Αριθμός Μητρώου: 4922 Θέμα: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ WiMAX Επιβλέπων: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ, ΚΩΤΣΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: /2013 Πάτρα, Σεπτέμβριος

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η Διπλωματική Εργασία με θέμα ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ WiMAX Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΠΑΠΑΣΤΥΛΙΑΝΟΥ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ του ΣΤΕΛΙΟΥ Αριθμός Μητρώου: 4922 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων: Ο Διευθυντής του Τομέα: Καθηγητής, Κωτσόπουλος Σταύρος Καθηγητής, Φακωτάκης Νικόλαος Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: /2013 2

3 Θέμα: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ WiMAX Φοιτητής: Χαράλαμπος Παπαστυλιανού Επιβλέπων: Σταύρος Κωτσόπουλος Περίληψη: Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η προσομοίωση των λειτουργικών χαρακτηριστικών του ασύρματου δικτύου ΙΕΕΕ Στο 1 ο κεφάλαιο επιχειρείται μια εισαγωγή στην ασύρματη πρόσβαση ευρείας ζώνης. Στο 2 ο κεφάλαιο γίνεται περιληπτική αναφορά στην εξέλιξη του WiFi, τον τρόπο λειτουργίας του και τη σημασία του ως πρόγονος του WiMAX. Στο 3 ο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στο WiMAX, τα διάφορα υποπρότυπα που κυκλοφορούν, τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούν και σύγκριση με άλλες υπάρχουσες ασύρματες τεχνολογίες. Στο 4 ο κεφάλαιο γίνεται σε βάθος εξερεύνηση του φυσικού στρώματος του WiMAX. Στο 5 ο κεφάλαιο μελετούμε το στρώμα πρόσβασης μέσου του προτύπου. Στο 6 ο κεφάλαιο αναλύουμε την αρχιτεκτονική του δικτύου WiMAX. Για το πρακτικό μέρος της διπλωματικής στο 7 ο κεφάλαιο έγινε προσομοίωση του φυσικού στρώματος ενός ασύρματου ευρυζωνικού πομποδέκτη του υποπροτύπου IEEE , με χρήση κεραιών ΜΙΜΟ, για σταθερή (fixed) πρόσβαση. Στο 8 ο κεφάλαιο βρίσκονται τα συμπεράσματα από τις προσομοιώσεις. 3

4 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια μου για την ηθική, οικονομική και πρακτική συμπαράσταση της σ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. Θέλω επίσης να ευχαριστήσω τους καθηγητές μου για τις γνώσεις και τα διδάγματα που μου έχουν προσφέρει απλόχερα. Κυρίως να ευχαριστήσω τον καθηγητή μου κ. Κωτσόπουλο για την πολύτιμη βοήθεια του και τις συμβουλές του κατά τη συγγραφή αυτής της διπλωματικής εργασίας. 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή στην Ασύρµατη Πρόσβαση Ευρείας Ζώνης Εισαγωγή Η ανάγκη για τεχνολογία βασισμένη σε πρότυπα Ο ρόλος του IEEE Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Εισαγωγή Πρωτόκολλα Το αρχικό πρότυπο IEEE IEEE b IEEE a IEEE g IEEE n IEEE ac Η εξέλιξη του WiFi Το πρότυπο ΙΕΕΕ (WiMAX) Τι είναι το WiMAX Η εξέλιξη του προτύπου ΙΕΕΕ ΙΕΕΕ ΙΕΕΕ c ΙΕΕΕ a ΙΕΕΕ ΙΕΕΕ e ΙΕΕΕ m Στοίβα Πρωτοκόλλων ΙΕΕΕ Σύγκριση WiMAX µε άλλες τεχνολογίες Πλεονεκτήματα WiMAX έναντι WiFi Συνύπαρξη WiMAX και WiFi Διαφορές μεταξύ WiMAX και LTE Ζώνες Συχνοτήτων Αδειοδοτημένη ζώνη συχνοτήτων Μη αδειοδοτημένη ζώνη WiMAX Προφίλ Το Φυσικό Επίπεδο του (PHY) Εισαγωγή στο φυσικό επίπεδο

6 4.2 Γενικά Χαρακτηριστικά Γενικά Χαρακτηριστικά (για σταθερή πρόσβαση) Πρωτόκολλα Μέθοδοι διαμόρφωσης Χαρακτηριστικά WiMAX φορητής πρόσβασης (802.16e) Μεθόδοι Διαμόρφωσης και Αμφιδρόμησης (Duplexing) Χαρακτηριστικά του WirelessMAN-SC PHY (10-66 GHz) Τοπολογία Δικτύου Συνδέσεις Point-to-Point και Point-to-Multipoint Συνδέσεις Mesh Πλαισιοποίηση (framing) Μέθοδοι αµφιδρόµησης duplexing Λειτουργία FDD Λειτουργία ΤDD TTG (Transmit Transition Gap) PHY κάτω ζεύξης (downlink) PHY άνω ζεύξης (uplink) Χαρακτηριστικά του WirelessMAN SCa PHY (<11GHz) Χαρακτηριστικά του WirelessMAN-OFDM PHY (<11GHz) Περιγραφή του OFDM Κωδικοποίηση καναλιού Υβριδικό ARQ (HARQ) Διάπλεξη Αντιστοίχηση συμβόλων Προσαρμοστική Διαμόρφωση και Κωδικοποίηση (AMC) Χαρακτηριστικά του WirelessMAN-OFDMA PHY (<11GHz) Περιγραφή του OFDMΑ οµή πλαισίων PMP Συστήματα Πολλαπλών Κεραιών ΑΑS (Advanced Antenna Systems) MIMO (Multiple Input Multiple Output) Το Επίπεδο Πρόσβασης Μέσου (MAC) Εισαγωγή στο επίπεδο MAC ( και e-2005) Υποεπίπεδο Σύγκλισης Συγκεκριμένης Υπηρεσίας (CS) Κεφαλίδα (Header) MAC PDU Ωφέλιμο φορτίο (payload) MAC PDU Πακετοποίηση και Κατάτμηση MAC SDU

7 5.3 Υποεπίπεδο Κοινού Μέρους (CP) Υποεπίπεδο Ασφάλειας Αρχιτεκτονική Υποστρώματος Ασφαλείας Κρυπτογράφηση πακέτων δεδομένων Διαχείρηση Ιδιωτικών Κλειδιών (ΡΚΜ) Ποιότητα Υπηρεσίας (QoS) Μηχανισμοί παροχής QoS Τάξεις Υπηρεσιών Εξοικονόμηση Ενέργειας Mobility (Φορητότητα) Αρχιτεκτονική Δικτύου Εισαγωγή Γενικές αρχές σχεδίασης της αρχιτεκτονικής Μοντέλο αναφοράς δικτύου Λειτουργίες, αποσυνθέσεις και προφίλ ASN Λειτουργίες CSN Σημεία αναφοράς Διαστρωμάτωση πρωτοκόλλων σ ένα δίκτυο WiMAX Εντοπισμός και επιλογή δικτύου Εκχώρηση διεύθυνσης ΙΡ Προσομοιώσεις και αποτελέσματα Εισαγωγή Σύντομη περιγραφή των υποσυστημάτων των μοντέλων Ρυθμοί διαμόρφωσης/κωδικοποίησης (rateid) Παράμετροι της εξομοίωσης Σύντομη περιγραφή της λειτουργίας των μοντέλων Ρύθμιση των μοντέλων για την εξομοίωση Γραφικές Παραστάσεις Αποτελέσματα Συμπεράσματα Παράρτημα: Κώδικας Alamouti.139 Βιβλιογραφία Συντομογραφίες

8 Ευρετήριο Σχημάτων Σχήμα 1.1: Εξέλιξη στους συνδρομητές ευρυζωνικού Internet την τελευταία 10ετία, για τον ανεπτυγμένο κόσμο, τον υπανάπτυκτο και σε παγκόσμιο επίπεδο 12 Σχήμα 1.2 : Παράδειγμα ενός σύγχρονου ασύρματου (τοπικού) δικτύου..13 Σχήμα 2.1: Η χρονική εξέλιξη του προτύπου Σχήμα 2.2: Το φάσμα συχνοτήτων των καναλιών μετάδοσης στα b/g...21 Σχήμα 2.3: Διάφορες τεχνικές πολύπλεξης στην ασύρματη μετάδοση..21 Σχήμα 2.4: Σύγκριση της FDM με την OFDM Σχήμα 2.5: Μή επικαλυπτόμενα κανάλια του WiFi στα 2.4GHz Σχήμα 2.6: Ρυθμοί μετάδοσης n και ac ως προς την απόσταση για μετάδοση με χρήση κεραιών 3Χ3 ΜΙΜΟ..24 Σχήμα 2.7: Η αύξηση του αριθμού των WiFi hotspots την παρούσα 5ετία Σχήμα 3.1: Το εμπορικό σήμα του WiMAX..27 Σχήμα 3.2 : Ένα τυπικό δίκτυο WiMAX Σχήμα 3.3: Υλοποίηση WiMAX σε διάφορα περιβάλλοντα (αστικό, αγροτικό, βιομηχανικό κλπ) Σχήμα 3.4: Ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων και τύπος διαμόρφωσης σε σχέση με την απόσταση Σχήμα 3.5: Σχηματική διασύνδεση προτύπων WiMAX. 31 Σχήμα 3.6: Απαιτήσεις συστήματος m Σχήμα 3.7: Παράδειγμα χρήσης φεμτοκυττάρου στο WiMAX.33 Σχήμα 3.8: Στοίβα πρωτοκόλλων Σχήμα 3.9: Συνύπαρξη WiFi και WiMAX.37 Σχήμα 3.10: Ρυθμοί μετάδοσης διάφορων ασύρματων τεχνολογιών. 39 Σχήμα 3.11: Απ τα δίκτυα 2ης γενιάς στα 4ης γενιάς...39 Σχήμα 3.12: Σύνδεση LOS και ζώνη Fresnel. 40 Σχήμα 3.13: Παγκόσμια χρήση συχνοτήτων στο WiMAX Σχήμα 4.1 Αστερισμοί διαμόρφωσης για QPSK, 16QAM και 64QAM Σχήμα 4.2: Λειτουργία FDD και TDD...51 Σχήμα 4.3: Τοπολογία δικτύου PTP και PMP 53 Σχήμα 4.4: Τοπολογία δικτύου mesh.54 Σχήμα 4.5: Κατανομή εύρους ζώνης σε FDD 55 Σχήμα 4.6: Δομή πλαισίου TDD Σχήμα 4.7: Δομή υποπλαισίου κάτω ζεύξης TDD.56 Σχήμα 4.8: Δομή υποπλαισίου κάτω ζεύξης FDD. 57 Σχήμα 4.9: Δομή υποπλαισίου άνω ζεύξης 58 8

9 Σχήμα 4.10: Δημιουργία σήματος OFDM..59 Σχήμα 4.11: Δομή πλαισίου OFDM...60 Σχήμα 4.12: Περιγραφή OFDM στο πεδίο της συχνότητας...60 Σχήμα 4.13: Λειτουργικά στάδια του φυσικού στρώματος του WiMAX..62 Σχήμα 4.14: Σχέση μεταξύ block ARQ και κωδικοποιητή πακέτων HARQ Σχήμα 4.15: Διάπλεξη υπομπλόκ WiMAX 68 Σχήμα 4.14: Περιγραφή OFDMA στο πεδίο της συχνότητας Σχήμα 4.15: Δομή πλαισίου OFDMA για εφαρμογή TDD Σχήμα 4.16: Μετάδοση χωρίς beamforming.. 70 Σχήμα 4.17: Μετάδοση με χρήση της τεχνικής beamforming Σχήμα 4.18: Συνδυασμοί κεραιών στα και e Σχήμα 4.19: Τεχνικές Spatial Multiplexing και Space Time Coding. 74 Σχήμα 5.1: Η στοίβα πρωτοκόλλων του WiMAX και η σύγκριση με το μοντέλο OSI.76 Σχήμα 5.2: Διάφορες κατηγορίες πλαισίων MAC PDU. 78 Σχήμα 5.3: Μορφή κεφαλίδας (header) MAC PDU...80 Σχήμα 5.4: Δείγμα δομής πλαισίου TDD στο οποίο ξεχωρίζουν τα MPDU payload και header. 81 Σχήμα 5.5: Πακετοποίηση και Κατάτμηση των SDU στο MAC PDU.. 82 Σχήμα 5.6: Πλαίσιο μετάδοσης MAC για uplink και downlink. 83 Σχήμα 5.7: Αρχιτεκτονική Υποστρώματος Ασφαλείας.84 Σχήμα 5.8: Διαχείρηση ΑΚ μεταξύ BS και SS...86 Σχήμα 5.9: Διαδικασία παροχής QoS μεταξύ ενός συνδρομητή και του σταθμού βάσης Σχήμα 5.10: Οι κατηγορίες εξοικονόμησης ενέργειας βάσει του e Σχήμα 5.11: Παράδειγμα χρήσης του WiMAX από κινητούς συνδρομητές. 94 Σχήμα 6.1: Τυπική υλοποίηση δικτύου WiMAX.. 96 Σχήμα 6.2: Μοντέλο αναφοράς δικτύου WiMAX Σχήμα 6.3: Λογική αναπαράσταση της ολόκληρωμένης αρχιτεκτονικής του WiMAX Σχήμα 6.4: Στοίβα πρωτοκόλλων για υποεπίπεδο σύγκλισης Ethernet με δρομολογημένο ASN Σχήμα 6.5: Στοίβα πρωτοκόλλων για υποεπίπεδο σύγκλισης ΙΡ με δρομολογημένο ASN Σχήμα 7.1: Μοντέλο εξομοίωσης 1X Σχήμα 7.2: Μοντέλο εξομοίωσης 2X Σχήμα 7.3: Μοντέλο εξομοίωσης 2X

10 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 1.1 : Πρότζεκτ δικτύωσης της ΙΕΕΕ...17 Πίνακας 2.1: Ρυθμοί μετάδοσης ανά κανάλι σε Mbps για το ΙΕΕΕ ac.. 24 Πίνακας 3.1: Σύγκριση Wi-Fi και WiMAX..35 Πίνακας 3.2: Η εξέλιξη των ασύρματων τεχνολογιών..38 Πίνακας 4.1: Σύγκριση του των υποπροτύπων WiMAX για σταθερή και κινητή πρόσβαση..46 Πίνακας 4.2: Ρυθμοί downlink στο Fixed WiMAX σε BW=3,5MHz..47 Πίνακας 4.3: Ρυθμοί μετάδοσης uplink και downlink στο Mobile WiMAX Πίνακας 4.4: Σταθερά κλιμάκωσης ανά αστερισμό διαμόρφωσης Πίνακας 4.5: Παράµετροι της κλιµακωτής SOFDMA.. 67 Πίνακας 5.1: Λειτουργίες που υποστηρίζει το επίπεδο MAC του WiMAX. 79 Πίνακας 5.2: Διάφορα υποεπίπεδα σύγκλισης MAC στο WiMAX...81 Πίνακας 5.3: Πεδία κεφαλίδας MAC. 83 Πίνακας 5.4: Κλάσεις υπηρεσιών του WiMAX. 94 Πίνακας 5.5: Ροές υπηρεσίας που υποστηρίζει το WiMAX..93 Πίνακας 6.1: Λειτουργική αποσύνθεση του ASN σε διάφορα προφίλ Πίνακας 6.2: Σημεία αναφοράς Πίνακας 7.1: Σύντομη περιγραφή των block διαγραμμάτων Πίνακας 7.2: Διαγράμματα που προβάλλουν τα μοντέλα Πίνακας 7.3: Παράμετροι της προσομοίωσης Πίνακας 7.4: Κέρδος από την προσθήκη κεραιών ως προς το σύστημα SISO, BW=3,5MHz Πίνακας 7.5: Κέρδος από την προσθήκη κεραιών ως προς το σύστημα SISO, BW=7MHz Πίνακας 7.6: Κέρδος από την προσθήκη κεραιών ως προς το σύστημα SISO, BW=14MHz

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Εισαγωγή στην Ασύρματη Πρόσβαση Ευρείας Ζώνης (Broadband Wireless Access) 11

12 1.1 Εισαγωγή Την τελευταία εικοσαετία η διάδοση και η χρήση του Διαδικτύου οδήγησε στην εκρηκτική ανάπτυξή του. Tο Διαδίκτυο αναπτύχθηκε από ένα απλό ακαδημαϊκό εργαλείο για μερικές χιλιάδες πανεπιστημιακούς, στο να είναι το ένα απ τα κυριότερα μέσα επικοινωνίας και διασκέδασης για δισεκατομμύρια χρήστες. Αυτή η καταπληκτική αύξηση του Διαδικτύου οδηγεί στην απαίτηση για υπηρεσίες Διαδικτύου υψηλής ταχύτητας, και κατ επέκταση σε μια παράλληλη αύξηση της ευρυζωνικότητας. Σε λιγο πάνω από μια δεκαετία από τότε που πρωτοεμφανίστηκαν οι ευρυζωνικές συνδρομές παγκοσμίως αριθμούν σε 2,7 δις συνδρομητές για το 2013, που αντιστοιχεί στο 39% του παγκόσμιου πληθυσμού, ενώ στην Ευρώπη αυτό το ποσοστό αυξάνεται στο 75%. Σχήμα 1.1: Εξέλιξη στους συνδρομητές ευρυζωνικού Internet την τελευταία 10ετία, για τον ανεπτυγμένο κόσμο (μπλε), τον υπανάπτυκτο (πράσινο) και σε παγκόσμιο επίπεδο (κόκκινο) Η ανάπτυξη αυτή, εκτός από την δυνατότητα πρόσβασης από όλους, δηµιούργησε και απαιτήσεις. Απαιτήσεις που οφείλονται αρχικά στη δυνατότητα πρόσβασης από οπουδήποτε και από οποιονδήποτε µε εύκολο και γρήγορο τρόπο, αλλά και µετέπειτα µε υψηλές ταχύτητες µε παράλληλη αύξηση της ευχρηστίας. Σε όλη αυτή την εξέλιξη οι εταιρίες παροχής υπηρεσιών διαδικτύου (Internet Service Providers ISPs) προσπάθησαν να καλύψουν τις ανάγκες των πελατών τους. Έτσι ενώ η βασική επικοινωνιακή υποδοµή ήταν το τηλεφωνικό σύστηµα (public switched telephone network - PSTN) δηµιούργησαν ένα νέο ψηφιακό σύστηµα, το ψηφιακό δίκτυο ολοκληρωµένων υπηρεσιών, το ISDN (Integrated Services Digital Network). Και αυτό µε τη σειρά του κρίθηκε ανεπαρκές και οδηγήθηκαν στο DSL (Digital Subscriber Line). Τα μεγάλα πλεονεκτηματα του DSL, ήταν α) πρόσφερε σημαντική αύξηση των επιδόσεων σε σχέση με τις προηγούμενες τεχνολογίες, β) η υλοποίηση της γινόταν πάνω στις υπάρχουσες τηλεφωνικές γραμμές 12

13 με το χάλκινο καλώδιο. Η συγκεκριμένη τεχνολογία όμως έχει δυο σημαντικά μειονεκτήματα: α) εφόσον εξαρτάται άμεσα από τις υπάρχουσες τηλεφωνικές γραμμές, δεν μπορεί να υλοποιηθεί σε περιοχές που δεν υπάρχει δίκτυο σταθερής τηλεφωνίας και η εξάρτηση από καλώδια αποτελεί σημαντικό περιορισμό. Έτσι οι εταιρίες παροχής υπηρεσιών διαδικτύου άρχισαν την αναζήτηση εναλλακτικής πρότασης. Η λύση που προέκυψε µέσα από την αναζήτηση ήταν το ασύρµατο δίκτυο (Wireless Network) που ακούει στο όνοµα ασύρµατη ευρυζωνική πρόσβαση (Broadband Wireless Access BWA). Το ασύρµατο δίκτυο είναι ένα επικοινωνιακό σύστηµα που χρησιµοποιείται ως επέκταση ή εναλλακτική λύση ενός κοινού ενσύρµατου δικτύου (Ethernet) και επιτρέπει στον κινητό χρήστη την ασύρµατη µετάδοση και λήψη δεδοµένων. Τα ασύρµατα δίκτυα χρησιµοποιούν µικροκύµατα και ακολουθούν τις αρχές σχεδίασης των δικτύων υπολογιστών. Αρχικά τα ασύρµατα δίκτυα, λόγω του έντονου ανταγωνισµού και των ασυντόνιστων προσπαθειών των εµπλεκόµενων φορέων εταιρειών, είτε ήταν µη συµβατά, είτε ήταν οικονοµικά ασύµφορα, είτε ήταν µή τεχνολογικά εξελίξιµα (αργά, δύσχρηστα κλπ). Σχήμα 1.2 : Παράδειγµα ενός σύγχρονου ασύρµατου (τοπικού) δικτύου Με την ωρίµανση όµως των βιοµηχανικών προτύπων, την εξέλιξη της τεχνολογίας, τη συµµετοχή φορέων (δηµόσιων, επιστηµονικών µη κερδοσκοπικών όπως η ΙΕΕΕ, το WIMAX Forum) και των ιδίων των εταιρειών ξεκίνησε ο συντονισµός των προσπαθειών τους µε κοινό στόχο. Έτσι προέκυψαν τα πρότυπα, που υιοθετήθηκαν από όλους, µε αποτέλεσµα την 13

14 υλοποίηση του ασύρµατου δικτύου. Τα ασύρµατα δίκτυα, όπως ήδη έχουµε πει, ακολουθούν τις αρχές σχεδίασης των τοπικών δικτύων υπολογιστών. Η υλοποίηση των τοπικών δικτύων υπολογιστών βασίζεται σε πρότυπα που θεσπίζει το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (Institute of Electrical and Electronics Engineers - IEEE) και παίρνουν συνήθως κάποιο όνοµα σχετικό µε αυτόν. Έτσι και τα πρότυπα για την ασύρµατη δικτύωση που έχουν επικρατήσει στη σηµερινή αγορά της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι της µορφής IEEE 802.Χ (όπου Χ ένας αριθµός). Οι διαφορές τους έχουν να κάνουν κυρίως µε τη διαµόρφωση που χρησιµοποιούν και την µέγιστη ταχύτητα µετάδοσης που υποστηρίζουν. Εκτός από τους φορείς που δηµιουργούν τα πρότυπα υπάρχουν και οι φορείς που τα προωθούν, όπως το WiMAX Forum που σήµερα αριθµεί πάνω από 350 µέλη. Το WiMAX Forum είναι µία µη κερδοσκοπική οργάνωση που δηµιουργήθηκε το 2003 από τους κατασκευαστές συστηµάτων WΙMAX (ολοκληρωµένων ή τµηµάτων αυτών) καθώς και από παρόχους τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών (όπως η Intel, η Motorola, η Samsung κλπ). Το Forum έχει σκοπό να προάγει και να πιστοποιεί τη συµβατότητα και τη διαλειτουργικότητα των προϊόντων που προσφέρουν ασύρµατη ευρυζωνική πρόσβαση και να πιστοποιεί ότι λειτουργεί στη βάση που καθορίζουν τα πρότυπα. Παράλληλα το Forum αποσκοπεί και στην επιτάχυνση της εισαγωγής στην αγορά. Η επίτευξη των παραπάνω στόχων πραγµατοποιείται µέσω διεξαγωγής ελέγχων που γίνονται σε ανεξάρτητα εργαστήρια. 1.2 Η ανάγκη για τεχνολογία βασισμένη σε πρότυπα Η ανάπτυξη των μεγάλων αγορών για τις υπηρεσίες ασυρμάτων υπηρεσιών δεν εξαρτώνται μόνο στη διαθεσιμότητα του επαρκούς φάσματος στο συγκεκριμένο εύρος ζώνης συχνοτήτων, αλλά επίσης και στη διαθεσιμότητα των πρωτοκόλλων (standards) που υπάρχουν. Ο κύριος λόγος γιατί οι μεγάλες αγορές δεν είναι εφικτές χωρίς τα πρωτόκολλα, είναι επειδή οι μεγάλοι πάροχοι τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών θέλουν να έχουν την επιλογή της αγοράς εξοπλισμού από πολλαπλούς προμηθευτές και όχι από μία μόνο εταιρεία. Με την απουσία των πρωτοκόλλων, οι μεγάλοι πάροχοι υπηρεσιών απλά απέχουν από τη χρήση της υπάρχουσας τεχνολογίας. Η ύπαρξη των πρωτοκόλλων επίσης βοηθάει τις μικρές επιχειρήσεις της τεχνολογίας να εισέλθουν στην αγορά της στις μεγάλες αγορές, μειώνοντας τα ρίσκα που συνδέονται με την προμήθεια προϊόντων όπως τα chipsets ημιαγωγών, λογισμικό, firmware κτλ. Τα πρωτόκολλα φαίνονται σαν εθελοντικές συμφωνίες μεταξύ εταιρειών ημιαγωγών και τεχνολογίας, κατασκευαστών εξοπλισμού και παρόχων υπηρεσιών. Μέχρι και αρκετά χρόνια πριν, δεν υπήρχε κανένα πρωτόκολλο για ασύρματες επικοινωνίες δεδομένων. Η ολική αγορά ήταν μικρή, κατακερματισμένη και κυριαρχούμενη από αρκετές ιδιοκτησιακές τεχνολογίες. Η δραματική αύξηση 14

15 της αγοράς είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα της ανάγκης αρκετών πρωτοκόλλων, όπως τα IEEE a, b και g. Τα πρωτόκολλα επιτρέπουν εξοπλισμό από διαφορετικές εταιρείες να συνεργάζονται σε ένα δίκτυο. Τα πρωτόκολλα δημιουργούν μαζικές αγορές για εξοπλισμό, ο οποίος δημιουργεί οικονομία κλιμάκωσης για τους κατασκευαστές. Η οικονομική συνέπεια των πρωτοκόλλων είναι ακόμα πιο σημαντική από την απελευθέρωση της αγοράς. Η αγορά για προϊόντα τυποποιημένα κατά ένα πρωτόκολλο χαρακτηρίζεται από σημαντικό ανταγωνισμό, ο οποίος έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερες τιμές. Για να υπερκεράσουν αυτήν την τάση, πολλές εταιρείες ψάχνουν για τρόπους ώστε να διαφοροποιηθούν μέσα στην αγορά, αλλά παράλληλα να προσφέρουν τα τυποποιημένα κατά το πρωτόκολλο προϊόντα. Γενικά, τα πρωτόκολλα δίχως άλλο, προωθούν τη δημιουργικότητα, την καινοτομία και την επιχειρηματικότητα. Επειδή τα πρωτόκολλα ευνοούν τις μαζικές αγορές, η πνευματική ιδιοκτησία που απαιτείται για τη δημιουργία ενός πρωτοκόλλου αξιολογείται πολύ ψηλά. Άλλωστε, αρκετές από τις πιο υψηλές πατέντες για πνευματική ιδιοκτησία στον κόσμο είναι αυτές που καλύπτουν ένα τέτοιο πρωτόκολλο ή μέρος του. Έτσι, η πολιτική πνευματικής ιδιοκτησίας κατά τη δημιουργία ενός πρωτοκόλλου είναι πολύ σημαντική. Οι ανοιχτοί οργανισμοί, όπως οι οργανισμοί που αναπτύσσουν πρωτόκολλα, σχηματίζονται για να αναπτύσσουν τα πρωτόκολλα, έτσι ώστε να μην ευνοούν καμία εταιρεία, αλλά έχουν ως σκοπό να ωφελήσουν το κοινό καλό. 1.3 Ο ρόλος του ΙΕΕΕ Ένα απ τα γνωστότερα σώματα ανάπτυξης πρωτοκόλλων είναι η ΙΕΕΕ. Η ΙΕΕΕ είναι ένα ανοιχτό σώμα ανάπτυξης πρωτοκόλλων. Πριν ένα ΙΕΕΕ πρωτόκολλο υιοθετηθεί, ζητείται από εταιρείες που είναι γνωστό ότι διαθέτουν απαραίτητες πατέντες γι αυτό μια επιβεβαίωση ότι η εν λόγω εταιρεία είτε δε θα ενδυναμώσει κάποια από τις τωρινές είτε τις μελλοντικές πατέντες τις (ή μέρος τους) εμποδίζοντας κάποια άλλη εταιρεία, είτε ότι θα διαθέσει άδειες με αποζημίωση ή σε λογικές τιμές σε διάφανη βάση. Δεν υπάρχει εγγύηση από την ΙΕΕΕ ότι ένα πρωτόκολλο δεν παραβιάζει την πνευματική περιουσία τρίτων, ακόμη και αν οι τρίτοι αυτοί δε θέλουν να μοιραστούν τα πνευματικά δικαιώματα. Τώρα, πως ακριβώς οριοθετούνται οι όροι λογικός και διαφανής είναι θέμα μόνο ενός δικαστηρίου. Ειδικότερα στην ΙΕΕΕ, τα πρωτόκολλα δικτύωσης αναπτύσσονται από την κοινότητα ΙΕΕΕ 802, που αποκαλείται επίσης και Επιτροπή Πρωτοκόλλων Τοπικών και Μητροπολιτικών Δικτύων (Local and Metropolitan Area Networks Standards Committee LMSC) και χορηγείται από την IEEE Computer Society. Η ΙΕΕΕ 802 έχει την ευθύνη της ανάπτυξης και συντήρησης παγκοσμίων πρωτοκόλλων και προτεινόμενων πρακτικών για επικοινωνίες υπολογιστών. 15

16 Μερικά από τα επιτυχημένα πρωτόκολλα της ΙΕΕΕ 802 είναι: ΙΕΕΕ ή Ethernet standard ΙΕΕΕ ή Token Ring standard ΙΕΕΕ ή Wi-Fi standard. Όλα τα παραπάνω έχουν υιοθετηθεί από την ISO/IEC Joint Technical Committee 1 (JTC1) ως International Standards. Αν και η ΙΕΕΕ έχει την έδρα της στις Η.Π.Α., υπάρχει τεράστια παγκόσμια αναγνώριση και στήριξη, ειδικά στις διάφορες συνεδριάσεις που οργανώνει και πολλά πρωτόκολλα που εισάγονται από την ΙΕΕΕ αναγνωρίζονται ως παγκόσμια standards. Η κοινότητα ΙΕΕΕ 802 αποτελείται από πολλές ομάδες εργασίας, που οργανώνονται γύρω από σημαντικές εφαρμογές. Τα πρωτόκολλα της ΙΕΕΕ 802 σχετίζονται με το φυσικό στρώμα και το στρώμα διασύνδεσης δεδομένων, όπως αυτά ορίζονται στο ISO open systems interconnections (OSI) reference model. Τα πρωτόκολλα της ΙΕΕΕ 802 χωρίζει το στρώμα σύνδεσης δεδομένων σε 2 υποστρώματα, το logical link control (LLC) και το medium access control (MAC). Το LLC εισήχθη στο και είναι κοινό για όλα τα 802 MACs. Στη δεκαετία του 90 δραστηριοποιήθηκε η ομάδα εργασίας του με εντυπωσιακά αποτελέσματα, καθώς ήταν το πρώτο πρωτόκολλο με τόσο μεγάλη απήχηση στον κόσμο και φυσικά την αγορά της ασύρματης τεχνολογίας. Η τεχνολογία, όμως, δε μένει στάσιμη και εφόσον το εμπορικό ενδιαφέρον ήταν μεγαλύτερο από ποτέ άλλοτε σχετικά με τις ασύρματες τεχνολογίες, δημιουργήθηκαν το 1999 ακόμη 2 ομάδες εργασίας. και Η ΙΕΕΕ που δραστηριοποιήθηκε στα ασύρματα προσωπικά δίκτυα Η ΙΕΕΕ που δραστηριοποιήθηκε στα ασύρματα μητροπολιτικά δίκτυα και στη λεγόμενη ασύρματη κάλυψη ευρείας ζώνης. Η συμμετοχή στις ομάδες αυτές είναι ανοιχτή σε όποιον θέλει να συμμετάσχει με οποιονδήποτε ωφέλιμο τρόπο. Δεν επιτρέπεται σε εταιρείες να συμμετέχουν. Μόνο μεμονωμένα πρόσωπα δύνανται να ψηφίσουν και να αποφασίσουν. Οι τελευταίοι προέρχονται συνήθως από τις ΗΠΑ, τον Καναδά, την Ευρώπη, την Ιαπωνία και την Αυστραλία. Τα πρωτόκολλα που προκύπτουν από τη μελέτη της ομάδας εργασίας πρώτα γίνονται πρωτόκολλα της ΙΕΕΕ και έπειτα προτείνονται στην επιτροπή της ISO/IEC για αναγνώριση ως παγκόσμιου πρωτοκόλλου. Η εμπορική επιτυχία των και , όπως και οι εργασίες για το έχουν αναδείξει την ΙΕΕΕ το πλέον αναγνωρίσιμο σώμα δημιουργίας ασύρματων πρωτοκόλλων. Συγκεντρωµένα, τα κυριότερα πρότζεκτς δικτύωσης της ΙΕΕΕ φαίνονται στον πιο κάτω πίνακα: 16

17 Αριθµός Πίνακας 1.1 : Πρότζεκτ δικτύωσης της ΙΕΕΕ Περιγραφή Υψηλά Στρώματα Πρωτοκόλλων LAN Ethernet Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (WLAN) Ασύρματα Προσωπικά Δίκτυα (WPAN) Ασύρματα Μητροπολητικά Δίκτυα (WMAN) Έλεγχος και Διαχείρηση Συχνοτήτων Ασύρματη Συμβατότητα Μεταγωγή και Διαλειτουργικότητα μεταξύ ετερογενών δικτύων Ασύρματα Δίκτυα Τοπικής Εμβέλειας (WRAN) Το ότι ένα παγκόσμιο πρωτόκολλο υπάρχει, δε σημαίνει απαραίτητα και ότι θα επιτύχει στην αγορά της τεχνολογίας. Η επιτυχία αυτή εξαρτάται όχι μόνο από την ποιότητα τα τεχνολογίας, αλλά επίσης και από εταιρικούς και πολιτικούς λόγους. Έτσι, πρέπει να υπάρχει μια συγκεκριμένη συμπόρευση μεταξύ των ενδιαφερομένων εταιρειών και των αντίστοιχων πολιτικών θεμάτων ώστε να υπάρξει ευτυχής έκβαση. Στη βιομηχανία, η συμπόρευση αυτή είναι ευκολότερο να επιτευχθεί. Για να γίνει λοιπόν πραγματικότητα η επιτυχία του πρωτοκόλλου, οι εταιρείες δημιουργούν άλλες μορφές βιομηχανικών, αυτή τη φορά, οργανισμών για τα πρωτόκολλα. Τέτοιοι οργανισμοί συνδεόμενοι με τα πρωτόκολλα και είναι οι WiFi και WiMAX. Το εγχείρημα των οργανισμών αυτών περιλαμβάνει δοκιμές για να διαπιστωθεί η διαλειτουργικότητα (interoperability) ανάμεσα στα προϊόντα από διαφορετικές εταιρείες και την προώθηση των προϊόντων που είναι τυποποιημένα κατά το συγκεκριμένο πρωτόκολλο στην αγορά. 17

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (Wireless Local Networks) 18

19 2.1 Εισαγωγή Το ΙΕΕΕ είναι μια οικογένεια προτύπων ασύρματης τοπικής δικτύωσης (WLAN), απ τα πολλά πρότζεκτς που αναπτύσσονται από το ΙΕΕΕ. Η κοινή του ονομασία είναι WiFi (Wireless Fidelity). Συνήθως γράφεται ως x όπου x ο τύπος του υποπροτύπου για να διαχωρίζεται από το αρχικό (π.χ b που είναι και το πρώτο υποπρότυπο ασύρματης δικτύωσης που έγινε ευρέως αποδεκτό). Η οικογένεια περιλαμβάνει πολλά υποπρότυπα με πιο δημοφιλή τα a, b, g, n και ac. Άλλα πρότυπα στην οικογένεια (c,f,h,j) είναι αναβαθµίσεις υπηρεσιών και επεκτάσεις ή διορθώσεις στις προηγούµενες προδιαγραφές. Ενώ το αρχικό πρότυπο προέβλεπε λειτουργία στα 2.4 GHz, η ύπαρξη άλλων συσκευών που χρησιμοποιούν το συγκεκριμένο φάσμα συχνοτήτων όπως φούρνοι µικροκυµάτων, ασύρµατα τηλέφωνα και συσκευές Bluetooth, μπορούσε να δημιουργήσει παρεμβολές στη λειτουργία των ασύρματων δικτύων. Για ν αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο, νεώτερα υποπρότυπα χρησιμοποιούν την ζώνη συχνοτήτων των 5GHZ. Η αρχική συχνότητα των 2.4GHz δεν έχει εγκαταλειφθεί και ακόμη χρησιμοποιείται από μερικά απ τα νεώτερα υποπρότυπα γιατί προσφέρει προς τα πίσω συμβατότητα με το παλαιότερο αλλά πολύ διαδεδομένο b. Το φάσμα συχνοτήτων για τις ασύρματες επικοινωνίες μπορεί να διαχωριστεί σε αδειοδοτημένη ζώνη (licensed) και σε μη αδειοδοτημένη ζώνη (unlicensed), κάτι το οποίο εξαρτάται από το νομοθετικό πλαίσιο κάθε χώρας. 2.2 Πρωτόκολλα Το αρχικό πρότυπο Το 1997 εμφανίστηκε το αρχικό πρότυπο ΙΕΕΕ με ρυθμούς μετάδοσης τα 1 και 2Mbps σε αποστάσεις 20μ. και 60μ. για εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους αντίστοιχα. Προέβλεπε μετάδοση με τις μέθοδους α) υπέρυθρων σημάτων (δεν υλοποιήθηκε πρακτικά), β) DSSS (Direct- Sequence Spread Spectrum (η πλέον διαδεδομένη) και γ) FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Μέθοδος πρόσβασης μέσου ήταν η CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) και εύρος ζώνης καναλιού στα 20MHz. Μια αδυναµία αυτής της αρχικής προδιαγραφής ήταν ότι πρόσφερε τόσες πολλές επιλογές ώστε η διαλειτουργικότητα μεταξύ των διάφορων προϊόντων των εταιρειών ήταν δύσκολο να επιτευχθεί. Αυτό δημιούργησε προβλήματα στη διάδοση του προτύπου, μέχρι και την εμφάνιση του b που γνώρισε μεγάλη διάδοση και υποστήριζε προς τα πίσω συμβατότητα με το αρχικό

20 Σχήμα 2.1: Η χρονική εξέλιξη του προτύπου Το πρότυπο b Η 2 η γενιά του WiFi εμφανίστηκε το 1999 με ονομασία b και ονομαστικό ρυθμό μετάδοσης τα 11 Mbps στα 2.4 GHz. Το b χρησιµοποιεί την τεχνική διαμόρφωσης Complementary Code Keying (CCK). Όπως και ο προκάτοχος του χρησιμοποιεί την μέθοδο πρόσβασης CSMA/CA, η οποία έχει το μειονέκτημα ότι για να επιτευχθεί αξιόπιστη μετάδοση, σημαντικό κομμάτι των 11 Mbps χρησιμοποιείται για τη βελτίωση των συνθηκών μετάδοσης. Αυτό μειώνει τον πραγματικό µέγιστο ρυθµό µετάδοσης µιας b εφαρµογής σε 5.9 Mbps σε TCP και 7.1 Mbps σε UDP αντίστοιχα. Η προς τα πίσω συμβατότητα με το αρχικό πρότυπο επέτρεψε την αναβάθμιση των προϊόντων που βασίζονταν στο με χαμηλό κόστος, και μαζί με τη σημαντική αύξηση στις επιδόσεις οδήγησαν στην ταχύτατη διάδοση του b και την αποδοχή του ως η κατεξοχήν ασύρµατη τεχνολογία ασύρματης τοπικής δικτύωσης. Το b χρησιµοποιείται συνήθως σε επικοινωνία τύπου σημείο προς πολλαπλά σημεία ( Point-to-Multipoint - P ΜΡ) την οποία θ αναλύσουμε περαιτέρω σε επόμενο κεφάλαιο. Η ακτίνα κάλυψης σε εσωτερικούς χώρους είναι 30m στα 11Mbps και 90m σε 1Mbps με τη χρήση πανκατευθυντικών κεραιών. Η ακτίνα κάλυψης μπορεί εύκολα να αυξηθεί σημαντικά με τη χρήση κατευθυντικών κεραιών. To IEEE b μπορεί ν αντεπεξέλθει σε διαφορετικά περιβάλλοντα και συνθήκες μετάδοσης κάνοντας χρήση της τεχνικής Adaptive Rate Selection (Προσαρμοστική Επιλογή Ρυθμού) όπου ο ρυθμός μετάδοσης μειώνεται από 11 Mbps σε 5.5, 2 και 1 Mbps όταν 20

21 επιβάλλεται η μείωση των λαθών στη μετάδοση. Αυτό επιτυγχάνεται με τη επιλογή χαμηλότερων διαμορφώσεων, που όμως είναι πιο ανθεκτικές σε παραμορφώσεις λόγω παρεμβολών και εξασθένησης σήματος. Σχήμα 2.2: Το φάσμα συχνοτήτων των καναλιών μετάδοσης στα b/g Το πρότυπο a Το πρόβλημα των προηγούμενων τροποποιήσεων με τις παρεμβολές από άλλες συσκευές που χρησιμοποιούσαν το φάσμα των 2.4 GHz εξάλειψε η τροποποίηση a που εμφανίστηκε το 2002 και αποτελούσε τη 3 η γενιά WiFi. Η συγκεκριμένη τροποποίηση λειτουργούσε στα 5 GHz που στις περισσότερες χώρες θεωρείται «μη αδειοδοτημένη ζώνη συχνοτήτων» και έκανε χρήση της τεχνολογίας OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Σχήμα 2.3: Διάφορες τεχνικές πολύπλεξης στην ασύρματη μετάδοση Το πρότυπο a χρησιµοποιεί το ίδιο βασικό πρωτόκολλο µε το αρχικό πρότυπο και χρησιµοποιεί 52 υποφορείς OFDM µε µέγιστο ρυθµό µετάδοσης τα 54 Mbps, το οποίο παράγει ρεαλιστική καθαρή επιτεύξιµη ρυθµοαπόδοση περίπου στα 20 Mbps. Ο ρυθµός µετάδοσης µπορεί να µειωθεί από 54 Mbpsσε 48, 36, 24,18, 12, 9 έπειτα 6 Mbps, αν είναι απαραίτητο. Απ τους 52 υποφορείς OFDM, 48 είναι για δεδοµένα και 4 είναι subcarriers-πιλότοι µε έναν χωρισµό φέροντος MHz (20MHz/64). Χρησιμοποιείται διαμόρφωση BPSK, QPSK, 16QAM ή 64QAM με κωδικοποίηση ½ ή ¾. Το συνολικό εύρος ζώνης είναι 20MHz µε ένα κατειληµµένο εύρος ζώνης 16.6MHz. Η διάρκεια συµβόλου είναι 4sec µε ένα διάστηµα φύλαξης (guard interval) 0.8msec. Το 21

22 802.11a έχει 12 µη-επικαλυπτόµενα κανάλια, 8 για indoor και 4 για point-to-point (PTP) χρήση. Η λειτουγία στα 5 GHz επιλύει το πρόβλημα των παρεμβολών από άλλες συσκευές, αλλά δημιουργεί άλλα προβλήματα. Στα 5 GHz η εξασθένηση του σήματος είναι πιο έντονη, ειδικότερα σε αστικά περιβάλλοντα, ενώ απαιτείται σύνδεση LOS μεταξύ πομπού και δέκτη. Επίσης η έλλειψη συμβατότητας με τα legacy και b δημιουργεί ανάγκη αναβάθμισης ολόκληρου του δικτύου, το οποίο αυξάνει σημαντικά το κόστος. Γι αυτό το λόγο η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν γνώρισε σημαντική διάδοση, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει μέσω της υλοποίησης καρτών dualmode/tri-mode που υποστηρίζουν ταυτόχρονα τα b, a ή και g. Σχήμα 2.4: Σύγκριση της FDM με την OFDM To πρότυπο g Η μή ευρεία αποδοχή του οδήγησε στην επικύρωση του g τον Ιούνιο του Το νέο πρότυπο λειτουργεί στα 2.4GHz (όπως το b) αλλά επιτυγχάνει ένα µέγιστο ακατέργαστο ρυθµό µετάδοσης 54Mbps ή περίπου καθαρό ρυθμό μετάδοσης 24.7Mbps όπως και το a, αλλά υποστηρίζοντας συμβατότητα με το ευρέως διαδεδομένο b. To g έχει πολλά κοινά σημεία λειτουργίας με το a, όπως η χρήση OFDM 52 υποφορέων, η ικανότητα αλλαγής ρυθμού μετάδοσης ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος λειτουργίας κλπ. Σε σχέση με το b πρόσφερε σημαντικά αυξημένο ρυθμό μετάδοσης, αλλά ήταν ακόμη πιο επιρρεπές σε παρεμβολές περιβάλλοντος της μπάντας των 2.4 GHz, προκαλώντας αναγκαστικά μείωση του ρυθμού μετάδοσης για την αποφυγή λαθών στη μετάδοση. Επίσης σε πολλά δίκτυα η συνύπαρξη του με το b μειώνει σημαντικά την ταχύτητα λειτουργίας του δικτύου g. 22

23 Σχήμα 2.5: Μή επικαλυπτόμενα κανάλια του WiFi στα 2.4GHz Το πρότυπο n Το 2002 ξεκίνησαν οι διεργασίες στο πρότυπο ΙΕΕΕ n, οι οποίες ολοκληρώθηκαν το Το νέο πρότυπο υποστηρίζει αυξημένους ρυθμούς μετάδοσης (σχεδόν 10 φορές γρηγορότερο από το a ή το g) και προσφέρει επίσης καλύτερη απόσταση λειτουργίας από τα υπάρχοντα δίκτυα και βελτιωμένη ασφάλεια. Λειτουργεί σε συχνότητες 2.4 και 5 GHz, και είναι συμβατό με όλα τα προηγούμενα πρότυπα. Χρησιμοποιεί OFDM 52 υποφορέων με κανάλια των 20 και 40MHz και μέγιστη διαμόρφωση 64-QAM 5/6. Η μεγάλη διαφοροποίηση του n σε σχέση με τα προηγούμενα πρότυπα είναι η προσθήκη της τεχνολογίας MIMO την οποία θ αναλύσουμε σε επόμενο κεφάλαιο. Οι τεχνικές ΜΙΜΟ προβλέπουν τη χρήση πολλαπλών κεραιών στον πομπό και στον δέκτη, αυξάνοντας τον ρυθμό 23

24 μετάδοσης και την απόσταση των συνδέσεων μέσω ειδικών τεχνικών. Το πρότυπο αυτό προβλέπει μέχρι και 4 κανάλια δεδομένων των 150 Mbps, ανεβάζοντας το ρυθμό μετάδοσης στα 600 Mbps. Η επίτευξη τόσο ψηλών ρυθμών μετάδοσης εξαρτάται εκτός από το κανάλι μετάδοσης και απ το hardware που χρησιμοποιείται, αφού πολλοί δρομολογητές υποστηρίζουν μόνο 2 ή 3 κανάλια μετάδοσης και όχι 4. Σχήμα 2.6: Ρυθμοί μετάδοσης n και ac ως προς την απόσταση για μετάδοση με χρήση κεραιών 3Χ3 ΜΙΜΟ Πίνακας 2.1: Ρυθμοί μετάδοσης ανά κανάλι σε Mbps για το ΙΕΕΕ ac Το πρότυπο ac Το συγκεκριμένο πρότυπο είναι το νεώτερο πρότυπο του WiFi. Εμφανίστηκε στις αρχές του 2013 και δεν έχει ακόμη ανακοινωθεί επίσημα από το ΙΕΕΕ. Δεν έχει ακόμη υιοθετηθεί ευρέως αλλά 24

25 οι πρώτες συσκευές έχουν ήδη κυκλοφορήσει στην αγορά. Το ac είναι συμβατό προς τα πίσω με το n (άρα και με όλα τα υπόλοιπα), με τη διαφορά ότι λειτουργεί μόνο στα 5GHz. Έχει σχεδιαστεί ώστε να είναι πιο ανθεκτικό σε παρεμβολές και με μέγιστο θεωρητικό ρυθμό μετάδοσης που φτάνει τα 450Mbps ανά κανάλι. Το πρότυπο ac υποστηρίζει OFDM με κανάλια μετάδοσης των 20, 40, 80 ή 160 MHZ και χρησιμοποιεί μέγιστη διαμόρφωση 256-QAM 3/4 ή 5/6. Υποστηρίζει χωρική πολύπλεξη με χρήση κεραιών MIMO, το οποίο του δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιεί 8 κανάλια μετάδοσης, αυξάνοντας το θεωρητικό ρυθμό μετάδοσης στα 3.6 Gbps. 2.3 Η εξέλιξη του Wi-Fi Το Wi-Fi είναι μια απ τις πιο διαδεδομένες τεχνολογίες παγκοσμίως και με τεράστια διείσδυση στην αγορά. Εξακολουθεί όμως να εξελίσσεται συνεχώς και είναι σημαντικό θέμα ενδιαφέροντος σε βιομηχανικό, αγοραστικό και ερευνητικό επίπεδο. Εφαρμογές για Wi-Fi εµφανίζονται παντού. Εκτός από φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα, αρχίζουν να εμφανίζονται σε όλο και ευρύτερο επίπεδο εφαρμογών. Έξυπνες οικιακές συσκευές που θ αλληλεπιδρούν μεταξύ τους αλλά και θα επιτρέπουν απομακρυσμένη διαχείρηση μέσω Διαδικτύου, συστήματα ασφαλείας που ενημερώνουν αμέσως τον υπεύθυνο ασφαλείας ή την αστυνομία σε περίπτωση παραβίασης, τηλεοράσεις που προβάλλουν περιεχόμενο που λαμβάνουν ασύρματα από φορητές συσκευές όπως π.χ. κινητά. Αυτές είναι μόνο ελάχιστες απ τις πιθανές εφαρμογές του WiFi που οδηγούν στη συνεχή εξέλιξη του προτύπου. Το IEEE εργάζεται συνεχώς για την εξέλιξη του WiFi, προσπαθώντας ν αυξήσει το ρυθμό μετάδοσης, αλλά και την εμβέλεια του προτύπου. Επιπλέον επεξεργάζονται μεθόδους για τη βελτίωση της ασφάλειας, του QoS, την υποστήριξη κινητικότητας/μεταγωγής κ.α. Αυτή η διαδικασία εξασφαλίζει την εξέλιξη και βιωσιμότητα του προτύπου για πολλά χρόνια ακόμα. Σχήμα 2.7: Η αύξηση του αριθμού των WiFi hotspots την παρούσα 5ετία 25

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Το πρότυπο IEEE (WiMAX) 26

27 3.1 Τι είναι το WiMAX Το WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) είναι το εµπορικό όνοµα που αναφέρεται σε κάθε σύστηµα και εφαρµογή που χρησιµοποιεί το πρότυπο της ΙΕΕE στη λειτουργία του. Το πρότυπο υιοθετήθηκε από την ΙΕΕΕ το 2003 για να καλύψει τις απαιτήσεις για ασύρµατη πρόσβαση ευρείας ζώνης. Όταν ένα προϊόν φέρει αυτή την πιστοποίηση (certification) σηµαίνει ότι έχει κατασκευαστεί µε βάση το πρότυπο εξασφαλίζοντας έτσι τη συµβατότητα (compatibility) και τη διαλειτουργικότητα (interoperability) στο BWA (Broadband Wireless Access) εξοπλισµό. Σχήμα 3.1 : Το εµπορικό σήµα του WiMAX Το αρχικό όραµα των οπαδών του WiMAX, ήταν η εγκατάσταση ποµποδεκτών στις στέγες (ψηλών) κατασκευών και η λειτουργία αυτών ως σταθµών βάσεως, συνδεδεµένων ταυτόχρονα µε το ιαδίκτυο. Κάθε σταθµός βάσεως θα µπορούσε να χρησιµοποιήσει την τεχνολογία WiMAX για να στείλει και να λάβει δεδοµένα από και προς τις σταθερές κεραίες συνδροµητών, αναπτύσσοντας έτσι ένα ασύρµατο δίκτυο δίνοντας πρόσβαση σε όλους. Σχήμα 3.2 : Ένα τυπικό δίκτυο WiMAX 27

28 Ο προορισµός του WiMAX είναι να γίνει µία παγκοσµίως διαθέσιµη τεχνολογία αφού το πρότυπο ΙΕΕΕ αναγνωρίζεται ως πρότυπο αναφοράς από το ETSI (European Telecommunication and Standards Institute), από το HIPERMAN (High Performance Radio Metropolitan Area Network) αλλά και από το WiBro (Wireless Broadband). Έτσι µπορεί πλέον ένας φορητός σταθµός εργασίας (Subscriber Station (SS) Mobile Station (MS)) να συνδυάζει τις ιδιότητες κινητού τηλεφώνου και ραδιοφωνικού ποµπού, δηλαδή να πιάνει «παντού», και να εξασφαλίζει επικοινωνία µε και από κάθε γωνιά του πλανήτη. Το WiMAX, σε αντίθεση µε άλλα ασύρµατα δίκτυα, επιτρέπει τη µεταφορά δεδοµένων µε πολλαπλά, ευρεία φάσµατα συχνότητας, ενώ τα άλλα επιτρέπουν µεταδόσεις µόνο µε ένα φάσµα. Η ύπαρξη πολλών φασµάτων βοηθάει πολύ, διότι µεγιστοποιεί τη δυνατότητα µετάδοσης πέρα από τις συχνότητες των άλλων ασύρµατων εφαρµογών. Το WiMAX επίσης αναµένεται να επιτρέψει αληθινές ευρυζωνικές ταχύτητες µε τέτοιο κόστος που θα καταστήσει ενεργή την υιοθέτηση µαζικής αγοράς ακόµα και σε σηµεία όπου πριν δεν υπήρχε προσβασιµότητα. Σχήμα 3.3: Υλοποίηση WiMAX σε διάφορα περιβάλλοντα (αστικό, αγροτικό, βιομηχανικό κλπ) 28

29 Τα βασικά πλεονεκτήµατα των συστηµάτων που βασίζονται στο πρότυπο IEEE : Η ικανότητα γρήγορης παροχής ευρυζωνικής πρόσβασης ακόµα και σε περιοχές πολύ αποµακρυσµένες όπου η εγκατάσταση ενσύρµατων δικτύων θα ήταν πολύ δύσκολη και εξαιρετικά κοστοβόρα. Αποφυγή µεγάλου κόστους εγκατάστασης. Η ικανότητα υπέρβασης των φυσικών περιορισµών που υπάρχουν στην ενσύρµατη δικτύωση. Εύκολη γρήγορη και οικονομική υλοποίηση προσωρινών δικτύων που δεν απαιτούν μόνιμη εγκατάσταση (πχ. συναυλίες, κατασκηνώσεις, αθλητικούς αγώνες κλπ) Διασύνδεση τοπικών ενσύρματων και ασύρματων δικτύων μεταξύ τους και με το Διαδίκτυο, με το WiMAX ν αποτελεί την ραχοκοκαλιά (backbone) του δικτύου. Παροχή υπηρεσιών σε σταθερούς (fixed) και κινητούς (mobile) χρήστες. Σχήµα 3.4: Ρυθµοί µετάδοσης δεδοµένων και τύπος διαμόρφωσης σε σχέση με την απόσταση 3.2 H εξέλιξη του προτύπου IEEE Η ανάγκη για ασύρματη ευρυζωνική πρόσβαση οδήγησε πολλές εταιρίες και οι περιορισμοί του WiFi, οδήγησαν πολλές εταιρίες στην ανάπτυξη σχετικών προϊόντων και τεχνολογιών από το 29

30 1998. Η ανάγκη για τυποποίηση και διαλειτουργικότητα των διάφορων προτύπων οδήγησε στην οργάνωση μιας ομάδας εργασίας το 1999 υπό το ΙΕΕΕ με ονομασία WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network), το οποίο αργότερα ονομάστηκε WiMAX. Το πρότυπο αυτό αφορούσε ανάπτυξη ασύρματης μητροπολιτικής δικτύωσης, αρχικά για συχνότητες GHz ενώ το ερευνητικό ενδιαφέρον της ομάδας στράφηκε στη ζώνη συχνοτήτων 2-11 GHz, ώστε να συμπεριλαμβάνονται και συνδέσεις NLOS ΙΕΕΕ Το πρώτο πρότυπο εγκρίθηκε ως WMAN-SC (Wireless Metropolitan Area Network Single Carrier) ΙΕΕΕ και εκδόθηκε το Αφορούσε συχνότητες GHz και επικοινωνίες αποκλειστικά LOS λόγω των ισχυρών απωλειών διάδοσης που οφείλονταν στα µικρά µήκη κύµατος. Αυτό σήμαινε ότι σε αστικά περιβάλλοντα η ύπαρξη ψηλών κτιρίων και άλλων εμποδίων θα καθιστούσε απαγορευτική την εφαρμογή του. Το πρότυπο προδιέγραφε air-interface µονού φορέα (Single Carrier), εύρος καναλιών 25 και 28 MHz και ρυθµούς έως 120 Mbps σε κανάλι των 25 MHz. Το συγκεκριμένο πρότυπο δεν βρήκε πρακτική εφαρμογή ΙΕΕΕ c Το 2002 εγκρίθηκε το ΙΕΕΕ c, η 1 η αναθώρηση του WiMAX, το οποίο ήταν µία συλλογή από αποσαφηνίσεις και ενηµερώσεις πάνω στο αρχικό πρότυπο. Η τεκµηρίωση του ΙΕΕΕ c αναπτύχθηκε για ασύρµατα δίκτυα σε αδειοδοτηµένες ζώνες συχνοτήτων µεταξύ 10 και 66 GHz και σχετιζόταν µε το λεπτοµερές προφίλ, µε την αποτίµηση των επιδόσεων και µε τη δοκιµή του συστήµατος. Όπως και ο προκάτοχος του, δεν βρήκε πρακτική εφαρμογή ΙΕΕΕ a Το ΙΕΕΕ a ήταν η 2 η αναθεώρηση του αρχικού προτύπου και σ αντίθεση με τα προηγούμενα, επελέγη η ζώνη συχνοτήτων 2-11 GHz για να μπορεί να υποστηρίξει NLOS επικοινωνίες και υλοποίηση σε αστικά περιβάλλοντα. Εκδόθηκε τον Απρίλιο του Το πρότυπο προδιέγραφε τρία air interfaces: WirelessMAN-SC µονού φέροντος WirelessMAN-OFDM µε µετασχηµατισµό FFT 256 σηµείων WirelessMAN-OFDMA µε µετασχηµατισµό FFT 2048 σηµείων, ενώ προέβλεπε ρυθµούς έως 70 Mbps σε κανάλι 14 MHz και σε απόσταση µέχρι 50Km. 30

31 3.2.4 ΙΕΕΕ Το 2004 εκδόθηκε το πρότυπο ΙΕΕΕ το οποίο αναθεώρησε και αντικατέστησε όλα τα προηγούµενα. Αναφέρεται σε σταθερά συστήµατα ασύρµατης ευρυζωνικής πρόσβασης που υποστηρίζουν υπηρεσίες πολυµέσων. Το πρότυπο προδιαγράφει τέσσερα air interfaces: WirelessMAN-SC για συχνότητες 10-66GHz WirelessMAN-SCa για αδειοδοτηµένες συχνότητες <11GHz WirelessMAN-OFDM για αδειοδοτηµένες συχνότητες <11GHz WirelessMAN-OFDMA για αδειοδοτηµένες συχνότητες <11GHz Σχήµα 3.5: Σχηµατική διασύνδεση προτύπων WiMAX ΙΕΕΕ e-2005 Για την υποστήριξη κινητικότητας στην ασύρματη ευρυζωνική πρόσβαση το 2005 εκδόθηκε το ΙΕΕΕ e Είναι συμβατό με το και επιπλέον υιοθετεί air interface SOFDMA (Scalable OFDMA) για βελτιωµένη πολυδιαδροµική απόδοση σε περιβάλλον µη απ ευθείας οπτικής επαφής (NLOS). Υποστηρίζει κλιµακούµενα εύρη καναλιών από 1.25 έως 20MHz και FFT 128, 256, 512, 1024 kai 2048 σημείων. Η πρώτη έκδοση του προτύπου καλύπτει εύρη καναλιών 5, 7, 8.75 και 10MHz για τις αδειοδοτηµένες συχνότητες 2.3, 2.5 και 3.5 GHz, ενώ προβλέπει ρυθµούς downlink έως 63Mbps, uplink έως 28Mbps σε κανάλι εύρους 10ΜHz. 31

32 3.2.6 ΙΕΕΕ m Τον Ιανουάριο του 2010 ανακοινώθηκε η έναρξη εργασιών στο διάδοχο του προηγούμενου προτύπου που θα έπαιρνε την ονομασία ΙΕΕΕ m ή WiMAX 2 ης γενιάς. Το νέο πρότυπο σχεδιάστηκε με σκοπό να βελτιώσει τις δυνατότητες του προηγούμενου προτύπου, ώστε να πληρεί τις προϋποθέσεις της ITU για τα δίκτυα 4 ης γενιάς, παράλληλα διατηρώντας την προς τα πίσω συμβατότητα με τα παλαιότερα πρότυπα. Τυποποιήθηκε πλήρως το Μάρτιο του 2011 και πρόσφερε σημαντικές βελτιώσεις σε 6 διαφορετικούς τομείς του προτύπου: 1. Αυξημένη κάλυψη και εκμετάλλευση φάσματος 2. Αυξημένη χωρητικότητα για μετάδοση δεδομένων και φωνής (VoIP) 3. Μικρότερη καθυστέρηση (latency) στη μετάδοση και βελτιωμένη ποιότητα υπηρεσιών (QoS) 4. Συνεργασία με άλλα ασύρματα τηλεπικοινωνιακά συστήματα 5. Βελτιωμένη εξοικονόμηση ισχύος 6. Διάφορα άλλα προηγμένα χαρακτηριστικά και υποστηριζόμενες υπηρεσίες Σχήμα 3.6: Απαιτήσεις συστήματος m Το m όπως και ο προκάτοχος του έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίξει σε όλα τα αδειοδοτημένα από την IMT (International Mobile Telecommunications) κάτω των 6 GHz και υποστηρίζει πολύπλεξη TDD, FDD και H-FDD (Half Duplex FDD) διασφαλίζοντας μέγιστη 32

33 εφαρμοσιμότητα στο ευρύ πεδίο διεθνών φασματικών εφαρμογών. Οι κυριότερες βελτιώσεις αφορούν: Βελτιωμένο προϋπολογισμό σύνδεσης (Link Budget) 1 εώς 3 db με την ίδια διάταξη κεραιών, που αντιστοιχεί σε 20-30% αύξηση κυτταρικής κάλυψης σ ένα τυπικό περιβάλλον χωρίς οπτική επαφή (NLOS) Εναλλακτικά το βελτιωμένο Link Budget μπορεί να προσφέρει διπλάσιο αριθμό συνδρομητών ανά κύτταρο σε σχέση με τα συστήματα WiMAX 2 ης γενιάς. Βελτιωμένη χρήση κεραιών ΜΙΜΟ, με έμφαση στα συστήματα ΜΙΜΟ πολλαπλών χρηστών (MU-MIMO) με την υποστήριξη 8 καναλιών μετάδοσης στη λήψη και 4 στην αποστολή δεδομένων. Χρήση νέου υπο-πλαισίου (sub-frame) των ms αντί του πλαισίου των 5 ms, το οποίο μειώνει τις καθυστερήσεις στη μετάδοση και βελτιώνει τη χρήση υπηρεσιών όπως η VoIP. Εγγενή υποστήριξη φεμτοκυττάρων (femtocells), που αντιστοιχούν στην κάλυψη ενός σπιτιού ή μιας μικρής επιχείρησης. Σχήμα 3.7: Παράδειγμα χρήσης φεμτοκυττάρου στο WiMAX Με το m δεν θ ασχοληθούμε περισσότερο γιατί η διείσδυση του στην αγορά είναι πολύ μικρή μέχρι σήμερα. Θα επικεντρωθούμε κυρίως στα και e

34 3.3 Στοίβα Πρωτοκόλλων Τα πρότυπα καλύπτουν τα δυο χαµηλότερα στρώµατα του µοντέλου OSI: το στρώµα ελέγχου πρόσβασης στο µέσο (media access control MAC layer) και το φυσικό στρώµα (physical PHY layer). Το φυσικό στρώµα είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση-αποκωδικοποίηση και µετάδοσηλήψη των bits δεδομένων. Σχήµα 3.8: Στοίβα πρωτοκόλλων Το επίπεδο MAC είναι αυτό που θα ορίσει ποιος συνδροµητής (Subscriber Station SS) θα είναι σε θέση να συνδεθεί στο δίκτυο και διαιρείται σε τρία υποστρώµατα: το υπο-στρώµα σύγκλισης ως προς την υπηρεσία (service-specific convergence sublayer - CS), το γενικό υπό-στρωµα (common part sublayer CPS), και το υποστρώµα ασφαλείας. Το CS µετατρέπει τα εισερχόµενα δεδοµένα σε πακέτα δεδοµένων MAC. Το γενικό υπό-στρωµα CPS είναι υπεύθυνο για την σωστή λειτουργία, εγκατάσταση σύνδεσης και διατήρησή της. Το υπόστρωµα ασφαλείας είναι υπεύθυνο για την κρυπτογράφηση (encryption), εξουσιοδότηση (authorization) και την σωστή αλλαγή κλειδιών κωδικοποίησης. 34

35 3.4 Σύγκριση WiMAX με άλλες τεχνολογίες Πλεονεκτήµατα WiMAX έναντι του WiFi Το ΙΕΕΕ πρωτόκολλο σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε βασισμένο κυρίως στο ΙΕΕΕ Ως εκ τούτου, τα δυο πρωτόκολλα έχουν πολλά κοινά, όπως το κοινό στρώμα LLC που είναι κοινό σ όλα τα πρωτόκολλα της ομάδας εργασίας 802.x. Υλοποιούν επίσης τεχνολογία OFDM και χρήση κεραιών ΜΙΜΟ. Μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι πολλές απ τις τεχνολογίες που υλοποιούνται στο WiMAX, πρώτα δοκιμάζονται στο WiFi. Τα δυο πρότυπα όμως έχουν και σημαντικές διαφορές. Πίνακας 3.1: Σύγκριση Wi-Fi και WiMAX Κυριότερες διαφορές WiMAX και WiFi: Αυξημένη εμβέλεια κάλυψης: Η πιο θεµελιώδης διαφορά είναι ότι το WiFi είναι µια 35

36 τεχνολογία σχεδιασμένη για να προσφέρει µια φορητότητα σε ιδιωτικά ενσύρµατα τοπικά δίκτυα ενώ το WiMAX σχεδιάστηκε για να παρέχει BWA υπηρεσίες. Η ιδέα πίσω από τις BWA υπηρεσίες είναι η ασύρµατη πρόσβαση στο Διαδίκτυο χωρίς καλώδια και DSL τεχνολογίες. Αυξημένοι ρυθμοί μετάδοσης: Σε θεωρητικό επίπεδο το WiMAX υποστηρίζει 75 Mbps, ενώ το WiFi 54 Mbps. Τα πραγματικά μεγέθη είναι αρκετά μικρότερα, αλλά και πάλι το WiMAX υπερέχει, όπως επίσης και στην εκμετάλλευση του φάσματος, αφού το WiMAX μπορεί να παρέχει 5 bit/s/hz ενώ το WiFi παρέχει εώς 2.7 bit/s/hz. Τα νεώτερα πρότυπα WiMAX και WiFi υπόσχονται σημαντικά αυξημένους ρυθμούς μετάδοσης, όμως η μέχρι τώρα σύγκριση βρίσκει νικητή το WiMAX. Παραμετροποίηση: Η δυνατότητα του WiMAX να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία SOFDMA επιλέγοντας ανάλογα με τις ανάγκες αυξημένο αριθμό υποφορέων OFDM και μειωμένο εύρος ζώνης του καναλιού (1.5 MHz το ελάχιστο για WiMAX έναντι 20 MHz για το WiFi), το κάνει καταλληλότερο για χρήση σε διαφορετικά περιβάλλοντα επικοινωνίας. Επιλογή QoS: Σ αντίθεση με το WiFi, το επίπεδο MAC του WiMAX παρέχει υποστήριξη για διαφορετικά επίπεδα ποιότητας παροχής υπηρεσιών, το οποίο του επιτρέπει να διαχειρίζεται σωστά διαφορετικά είδη υπηρεσιών, όπως μετάδοση δεδομένων, φωνής και βίντεο, υποστήριξη μεταγωγής κ.α. Ισχυρότερη ασφάλεια: Το WiMAX σχεδιάστηκε εξαρχής για ασύρματη σύνδεση στο Διαδίκτυο, άρα έπρεπε η ασφάλεια να είναι πρώτη προτεραιότητα. Και αυτό ισχύει με τη χρήση ισχυρών μεθόδων κρυπτογράφησης όπως AES και 3DES, μηχανισμών αυθεντικοποίησης συσκευής/χρήστη, ευέλικτα πρωτόκολλα διαχείρησης κλειδιού PKM και προστασία μηνυμάτων ελέγχου. Απ την άλλη το WiFi δεν παρέχει τόσο υψηλά επίπεδα ασφάλειας αφού παρέχει κρυπτογράφηση τύπου WEP, WPA και WPA2 που ένας ωτακουστής με τις κατάλληλες γνώσεις και εξοπλισμό μπορεί να διασπάσει. Κινητικότητα: Απ το IEEE e-2005 και μετέπειτα, στο επίπεδο MAC του WiMAX έχει προστεθεί δυνατότητα υποστήριξης κινητικότητας, με προοπτική στα νεώτερα πρότυπα (πχ. ΙΕΕΕ m) να αναβαθμιστεί σε νομαδικότητα και τελικά σε πλήρη φορητότητα. Στο WiFi δεν υπάρχει τέτοια δυνατότητα ή προοπτική Συνύπαρξη WiMΑΧ και WiFi Εκ πρώτης όψεως τα δυο πρότυπα θα μπορούσαν να θεωρηθούν ανταγωνιστικά. Αυτό 36

37 όμως δεν ισχύει στην πραγματικότητα γιατί το WiMAX σχεδιάστηκε ώστε να είναι συμπληρωματικό και όχι ανταγωνιστικό του WiFi. Οι μηχανικοί του IEEE έχουν προβλέψει έτσι ώστε το WiMAX να διευκολύνει και να μην δυσχεραίνει τη διάδοση και χρήση του WiMAX. Η τεράστια παρουσία των δικτύων WiFi (hotspots) παγκοσμίως δημιουργεί ένα πρόβλημα και μια ευκαιρία ταυτόχρονα: πως θα μπορούσαμε εύκολα, γρήγορα και οικονομικά να διασυνδέσουμε αυτά τα δίκτυα μεταξύ τους και με το Διαδίκτυο. Αυτό μπορεί να γίνει και με τη χρήση ενσύρματης τεχνολογίας όπως η DSL αλλά απαιτείται α) η ύπαρξη υποδομής τηλεπικοινωνιακού δικτύου, το οποίο σε ημιαστικές και αγροτικές περιοχές δεν είναι δεδομένο και β) μόνιμη υλοποίηση του δικτύου. Το WiMAX μπορεί να ξεπεράσει και τα 2 αυτά προβλήματα. Η ανάπτυξη ενός δικτύου WiMAX μπορεί να είναι προσωρινή ή μόνιμη για εξυπηρετήσει πχ. την υλοποίηση ασύρματου ευρυζωνικού δικτύου σε μια καλοκαιρινή κατασκήνωση ή σ ένα συναυλιακό χώρο ή στο χώρο στρατοπέδευσης μιας στρατιωτικής μονάδας. Η εγκατάσταση και απεγκατάσταση τέτοιου δικτύου μπορεί να γίνει πολύ εύκολα, γρήγορα και οικονομικά. Θα μπορούσε επίσης να υλοποιήσει ένα μόνιμο ευρυζωνικό δίκτυο, με κόστος εγκατάστασης πολύ μικρότερο απ αυτό της υλοποίησης ενσύρματου τηλεπικοινωνιακού δικτύου με τοποθέτηση χάλκινου καλώδιου ή οπτικής ίνας. Σχήμα 3.9: Συνύπαρξη WiFi και WiMAX Το WiMAX μπορεί ν αποτελέσει τη ραχοκοκκαλιά (backhaul) του ευρυζωνικού δικτύου ενώ το δίκτυο WiFi θα αποτελεί το τελικό άκρο του δικτύου. Βλέπουμε πχ. στο σχήμα 3.9 τη διασύνδεση 37

38 ενός οικιακού ασύρματου δικτύου με το Διαδίκτυο μέσω της τεχνολογίας WiMAX, όπου ο οικιακός router αναλαμβάνει να γεφυρώσει τα δυο δίκτυα. Ο παραπάνω συνδυασμός προσφέρει ένα συνδυασμό πλεονεκτημάτων. Απ τη μια έχουμε το υπάρχον δίκτυο WiFi με την ευκολία επέκτασης και το χαμηλό κόστος και την συμβατότητα των διάφορων συσκευών και απ την άλλη τα πλεονεκτήματα του WiMAX που συμπεριλαμβάνουν αυξημένη ασφάλεια, γρήγορους ρυθμούς μετάδοσης κ.α Διαφορές μεταξύ WiMAX και LTE Τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας 4 ης γενιάς, θα παρέχουν ασύρματη πρόσβαση στο δίκτυο με ταχύτητες 100 Mbps σε πλήρη κινητικότητα (πχ. κίνηση με τραίνο ή αυτοκίνητο) και 1 Gbps σε απλή φορητότητα. Τα πρότυπα WiMAX και LTE (3GPP Long Term Evolution) ονομάζονται και δίκτυα 3.9G γιατί προσπαθούν να είναι να προσεγγίσουν τα δίκτυα 4 ης γενιάς, χωρίς μέχρι σήμερα να το έχουν καταφέρει. Και τα 2 βρίσκονται στην αιχμή της τεχνολογίας και οι διαφορές τους είναι πολλές και οφείλονται σε διαφορετική φιλοσοφία σχεδιασμού. Το WiMAX είναι μια προσπάθεια παροχής φορητότητας στα ασύρματα δίκτυα υπολογιστών, ενώ το LTE (Long Term Evolution) είναι μια αναβάθμιση της τεχνολογίας UMTS/HSPA, που βασισμένη στο δίκτυο κινητής τηλεφωνία προσπαθεί να προσεγγίσει την παροχή γρήγορης διαδικτυακής πρόσβασης. Πίνακας 3.2: Η εξέλιξη των ασύρματων τεχνολογιών 38

39 Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του LTE είναι η προς τα πίσω συμβατότητα του με τα υπάρχοντα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας 3 η ς γενιάς, κάτι που δεν θ αναγκάσει τους παρόχους υπηρεσιών να προβούν σε μεγάλες και κοστοβόρες αναβαθμίσεις των δικτύων τους. Επίσης θα κάνει χρήση χαμηλότερης ζώνης συχνοτήτων σε σχέση με το WiMAX και συγκεκριμένα στα 1.8 και 2.6GHz. Το WiMAX λειτουργεί στα 2.5, 3.5 και 5.8 GHz και ειδικότερα στις υψηλότερες συχνότητες υπάρχει ισχυρότερη εξασθένηση του σήματος και μεγαλύτερη ανάγκη για σύνδεση οπτικής επαφής LOS. Στον αντίποδα, στις συχνότητες 3.5 GHz και 5.8GHz υπάρχει περισσότερο διαθέσιμο φάσμα συχνοτήτων και αυτό ίσως αντισταθμήσει το αυξημένο κόστος λόγω εξασθένησης. Σχήμα 3.10: Ρυθμοί μετάδοσης διάφορων ασύρματων τεχνολογιών Και οι δυο τεχνολογίες χρησιμοποιούν μέθοδο πρόσβασης OFDMA (σ αντίθεση με το UMTS που χρησιμοποιεί CDMA), αμφιδρόμηση (duplexing) TDD και FDD, επιλογή εύρους ζώνης καναλιών από 1.5 εώς 20 MHz, υποστήριξη μεταπομπής, χαμηλές καθυστερήσεις μετάδοσης και χρήση κεραιών MIMO. Σχήμα 3.11: Απ τα δίκτυα 2 ης γενιάς στα 4 ης γενιάς 39

40 Το WiMAX έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα ως προς το LTE, ότι έχει εμφανιστεί 2-3 χρόνια πιο νωρίς στην αγορά. Αυτό σημαίνει πως είναι πιο ώριμη τεχνολογία και πως υπάρχουν περισσότεροι κατασκευαστές και διαδικτυακά προϊόντα βασισμένα στο WiMAX. Σταδιακά όμως το LTE μειώνει τη διαφορά. 3.5 Ζώνες συχνοτήτων Κατά το σχεδιασµό ενός ασύρµατου δικτύου που χρησιµοποιεί την τεχνολογία WiMAX υπάρχει η δυνατότητα επιλογής αδειοδοτηµένου φάσµατος ή µη. Η αδειοδοτηµένη ζώνη περιλαµβάνει συχνότητες των 2.5GHz (γνωστά ως Multipoint Distribution Service - MDS ζώνη) και των 3,5 GHz. Η µη αδειοδοτηµένη µπάντα περιλαµβάνει τη ζώνη συχνοτήτων των 5,8 GHz (γνωστή ως Universal National Information Infrastructure - UNII) Αδειοδοτηµένη ζώνη συχνοτήτων Η χρήση της αδειοδοτηµένης µπάντας από την µια πλευρά είναι η προστασία έναντι παρεµβολών από άλλους ασύρµατους παρόχους ενώ από την άλλη χρειάζεται να ακολουθηθεί η απαραίτητη νόµιµη διαδικασία χορήγησης άδειας. Η διαδικασία χορήγησης άδειας ποικίλει από χώρα σε χώρα ανάλογα µε τον κανονισµό και µπορεί να είναι αρκετά χρονοβόρα αλλά και εξαιρετικά ακριβή. Οι υψηλές δαπάνες και τα αποκλειστικά δικαιώµατα στο φάσµα, επιτρέπουν µία πιο προβλέψιµη και σταθερή λύση για τις µεγάλες µητροπολιτικές εφαρµογές και την κινητή χρήση. Οι χαµηλότερες συχνότητες που συνδέονται µε τις αδειοδοτηµένες ζώνες (2.5GHz και 3.5GHz) ευνοούν την επικοινωνία NLOS. Σχήμα 3.12: Σύνδεση LOS και ζώνη Fresnel Οι αδειοδοτηµένες λύσεις προσφέρουν βελτιωµένη ποιότητα υπηρεσιών (Quality of Services - QoS) 40

41 και είναι κατάλληλες για εφαρµογές ευρείας κάλυψης (point to -multipoint PTM) εφαρµογές Μη αδειοδοτηµένη ζώνη Πολλοί πάροχοι προτιµούν τη χρήση µη αδειοδοτηµένου φάσµατος, παρόλο που υπάρχει ο κίνδυνος παρεµβολής από γειτονικούς παρόχους, γιατί προσφέρει το πλεονέκτηµα της άµεσης χρήσης και των πολύ χαµηλότερων αρχικών δαπανών σε σχέση µε την µπάντα των αδειοδοτηµένων συχνοτήτων. Σε αγροτικές περιοχές, που είναι αραιοκατοικηµένες άρα υπάρχει πολύ µικρός αριθµός παρόχων, το µη αδειοδοτηµένο φάσµα είναι πολλές φορές µία καλή επιλογή, σε συνδυασµό µε κατάλληλη µελέτη και εξειδικευµένες λύσεις χρήσης κεραιών. Σχήµα 3.13: Παγκόσµια χρήση συχνοτήτων στο WiMAX Οι µη αδειοδοτηµένες λύσεις WiMAX είναι κατάλληλες για εφαρµογές α) σηµείου προς σηµείο (point-to-point PTP) µεγάλης απόστασης, β) ευρείας κάλυψης σε αραιοκατοικηµένα περιβάλλοντα και σε αγροτικές περιοχές και γ) σε περιοχές µε µικρό εντός ζώνης θόρυβο RF ή όπου η παρεµβολή µπορεί να ελεγχθεί µέσα σε γεωγραφικά όρια (πανεπιστηµιουπόλεις, 41

42 στρατιωτικές εγκαταστάσεις). Εν τούτοις, η λύση των µη αδειοδοτηµένων συχνοτήτων δεν αποτελεί αντικαταστάτη µιας λύσης που βρίσκεται στην αδειοδοτηµένη ζώνη. Η επιλογή της µίας ή της άλλης εξαρτάται από τις ανάγκες της αγοράς για την οποία προορίζεται και βασίζεται στην αναλογία κόστους και στην ποιότητα παροχής υπηρεσιών. Το εύρος ζώνης των καναλιών µπορεί να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο των 1.25, 1.5 και 1.5 MΗz µε ανώτερο όριο συνολικά τα 20MΗz. Τα κανάλια που χρησιµοποιούνται συνήθως είναι µικρότερα από το σταθερό εύρος των 20 MΗz που χρησιµοποιεί το Wi-Fi. Έτσι αποφεύγεται η σπατάλη εύρους ζώνης για τυχόν χαµηλούς ρυθµούς µετάδοσης. 3.6 WiMAX Προφίλ Το WiMAX είναι ένα σύνολο προφίλ βασισµένων στο που αναπτύσσεται από το WiMAX Forum και τα µέλη του. Ενώ το υποστηρίζει ένα µεγάλο εύρος συχνοτήτων, µε µεγέθη καναλιών από 1,25 έως 20 MHz και για εφαρµογές LOS και NLOS, PTP και PMP, τα προφίλ στενεύουν το πεδίο του για να εστιάσουν σε συγκεκριµένες διαµορφώσεις. Η επιλογή ενός περιορισµένου αριθµού προφίλ είναι σηµαντική ώστε να εξασφαλισθεί διαλειτουργικότητα µεταξύ των κατασκευαστών για να παραχθούν οικονοµίες κλίµακας που θα οδηγούν σε χαµηλότερες τιµές και σε µια πιο ελκυστική τεχνολογία. Η επιλογή των προφίλ καθορίζεται από τη ζήτηση στην αγορά, τη διαθεσιµότητα φάσµατος, τους ρυθµιστικούς περιορισµούς, τις υπηρεσίες που προσφέρονται, και το ενδιαφέρον των προµηθευτών. Έτσι, η διαθεσιµότητα του φάσµατος για τις ευρυζωνικές ασύρµατες υπηρεσίες πρόσβασης σε διάφορες χώρες ήταν το κίνητρο για τη δηµιουργία των αρχικών προφίλ στη ζώνη των 3.5 GHz. Η διαθεσιµότητα του µη αδειοδοτηµένου φάσµατος και η απαίτηση για σταθερές υπηρεσίες καθόρισαν τη δηµιουργία ενός προφίλ στη ζώνη των 5.8 GHz. Η απαίτηση για κινητές υπηρεσίες και διαθεσιµότητα φάσµατος κάνει τα 2.5 GHz πιθανό στόχο για το προφίλ e. Τα προφίλ του WiMAX καθορίζονται από τις ακόλουθες παραµέτρους: Ζώνη φάσµατος Duplexing: ύο επιλογές είναι διαθέσιµες: Time Division Duplex (TDD) και Frequency Division Duplex (FDD). Η FDD απαιτεί δύο κανάλια, ένα για uplink και ένα για downlink µετάδοση. Σε ένα δίκτυο TDD η κυκλοφορία καταλαµβάνει ένα ενιαίο κανάλι, µε την uplink και downlink κυκλοφορία να ανατίθενται σε 42

43 διαφορετικές χρονοσχισµές. Εύρος ζώνης καναλιών: Το εύρος ζώνης καναλιών εξαρτάται ιδιαίτερα από το φάσµα που διατίθεται από τους διαχειριστές. Τα αρχικά προφίλ περιορίζονται σε 3.5MHz και 7MHz στο αδειοδοτηµένο φάσµα δεδοµένου ότι αυτά είναι τα επικρατούντα κανάλια που διατίθενται στη ζώνη των 3.5GHz. 43

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Το Φυσικό Επίπεδο (PHY) 44

45 4.1 Εισαγωγή στο φυσικό επίπεδο Το φυσικό επίπεδο (physical layer - PHY) είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση «ακατέργαστων» bits σ ένα κανάλι επικοινωνίας. Δηλαδή ασχολείται με τη διασφάλιση της σωστής μετάδοσης και λήψης των μεταδιδόμενων bits. Παρά τα πολλά υποπρότυπα του WiMAX, εμείς θα επικεντρωθούμε σ αυτά που έχουν επικρατήσει στη σημερινή αγορά. Αυτά είναι τα ΙΕΕΕ (για σταθερή πρόσβαση) και IEEE e-2005 (για κινητή πρόσβαση). Όπως έχουμε αναφέρει σε προηγούμενο κεφάλαιο, το WiMAX βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο WiFi. Η επιτυχία της εφαρμογής του OFDM στο a και ακολούθως στα υποπρότυπα g και νεώτερα απέδειξε ότι είναι ιδανική μορφή πολύπλεξης για ασύρματες επικοινωνίες στο σύγχρονο αστικό περιβάλλον. Συνδυάζει μετάδοση χωρίς οπτική επαφή (NLOS), αντοχή στη διασυμβολική παρεμβολή (ISI) και υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης. Μέχρι σήμερα έχουν καθοριστεί 4 φυσικά επίπεδα (PHY) για το WiMAX χρησιμοποιηθούν με το MAC επίπεδο για την υλοποίηση ενός ασύρματου ευρυζωνικού συστήματος. Τα PHY επίπεδα που ορίζονται είναι τα εξής : WirelessMAN SC, η αρχική προδιαγραφή του φυσικού επιπέδου. Προέβλεπε πολύπλεξη απλής φέρουσας, για χρήση σε συχνότητες GHz και λειτουργία σημείου προς σημείο (point to point). Η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν εφαρμόστηκε στην πραγματικότητα. WirelessMAN SCa, η πρώτη διόρθωση του φυσικού επιπέδου, ώστε να συμπεριλαμβάνει συχνότητες μεταξύ των 2-11 GHz και λειτουργία σημείου προς πολλαπλά σημεία (point-to-multipoint). Αυτά την έφεραν πιο κοντά στα πιο σύγχρονα φυσικά επίπεδα, αλλά δεν βρήκε ουσιαστική εφαρμογή. WirelessMAN OFDM, σχεδιασμένο για το IEEE , για χρήση σε σταθερές (fixed) επικοινωνίες. Βασίζεται σε (FFT) 256 σημείων. Προβλέπει λειτουργία point-to-multipoint για συχνότητες μεταξύ των 2-11 GHz σε NLOS περιβάλλον. Προβλέπει εύρη ζώνης των 1.75, 3.5, 7 και 14 MHz. WirelessMAN OFDMA, περιλαμβάνεται στο IEEE e-2005 (στο οποίο έχει τροποποιηθεί σε Scalabe-OFDMA) και νεώτερα (πχ m) για χρήση σε κινητές (mobile) επικοινωνίες. Υποστηρίζει λειτουργία point-to-multipoint για συχνότητες μεταξύ των 2-11 GHz σε NLOS περιβάλλον. Στο SOFDMA προβλέπεται μεταβλητό FFT με τιμές 256, 512,1024 και 2048 σημείων, το οποίο το κάνει ιδιαίτερα ανθεκτικό σε παρεμβολές σε διάφορα εύρη ζώνης και συνθήκες καναλιού. Λειτουργεί σε εύρη ζώνης 1.25 εως 20 MHz. 45

46 4.2 Γενικά Χαρακτηριστικά Γενικά Χαρακτηριστικά (για σταθερή πρόσβαση) Το πρότυπο είναι ένα πρότυπο ασύρµατης τεχνολογίας που σχεδιάστηκε για σταθερή πρόσβαση (fixed) και δηµοσιεύτηκε τον Οκτώβριο του Είναι συνδυασµός και βελτίωση των προτύπων a και c τα οποία και αντικατέστησε. Οι βασικές διαφορές µε το αρχικό πρότυπο είναι ότι εκτός από το αδειοθετηµένο φάσµα Ghz γίνεται και χρήση των µη αδειοδοτηµένων ζωνών 2-11 Ghz, στις οποίες είναι δυνατή η διάδοση µη οπτικής επαφής (NLOS), η χρησιµοποίηση OFDM τεχνολογίας και η τοπολογία πλέγµατος (mesh) Πρωτόκολλα Το φυσικό στρώµα (PHY) έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να ανέχεται την καθυστέρηση διάδοσης, και συγκεκριµένα ανέχεται µέχρι 10 nsec, 1000 φορές µεγαλύτερη από το πρότυπο Το στηρίζεται σε ένα πρωτόκολλο πρόσβασης αιτήµατος-χορήγησης που, σε αντίθεση µε την πρόσβαση µέσω ανταγωνισµού (contention-based) που χρησιµοποιείται στο , δεν επιτρέπει τις συγκρούσεις δεδοµένων και, εποµένως, χρησιµοποιεί το διαθέσιµο εύρος ζώνης αποτελεσµατικότερα. Καµία σύγκρουση σηµαίνει καµία απώλεια εύρους ζώνης λόγω της αναµετάδοσης δεδοµένων. Όλη η επικοινωνία συντονίζεται από το σταθµό βάσεως. Πίνακας 4.1: Σύγκριση του των υποπροτύπων WiMAX για σταθερή και κινητή πρόσβαση 46

47 Μέθοδοι Διαµόρφωσης Τα σχήµατα διαµόρφωσης που χρησιµοποιούνται στο είναι όπως και στο είναι τα BPSK, QPSK, 16QAM και 64QAM. Τα υψηλότερα σχήµατα (π.χ. 64QAM) έχουν µεγάλο ρυθµό μετάδοσης, αλλά είναι περισσότερο ευάλωτα σε παρεµβολές. Για να υπάρξει µεγαλύτερη ευελιξία το χρησιµοποιεί προσαρµοστική διαµόρφωση (adaptive modulation). Ανάλογα µε τις συνθήκες που επικρατούν κατά τη µετάδοση, την απόσταση µεταξύ ποµπού και δέκτη, τις παρεµβολές από γειτονικούς διαύλους, την παρουσία θορύβου και όποια άλλη παράµετρο επηρεάζει την ασύρµατη σύνδεση, δίνεται η δυνατότητα επιλογής ή εναλλαγής του καταλληλότερου σχήµατος διαµόρφωσης κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνουµε την καλύτερη επίδοση, αποφεύγουµε διακοπές στη σύνδεση µεταξύ χρηστών και µικρότερο αριθµό σφαλµάτων κατά τη σύνδεση. Πίνακας 4.2: Ρυθμοί downlink στο Fixed WiMAX σε BW=3,5MHz Το επιπλέον υποστηρίζει τεχνικές ορθογώνιας πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας (Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM) που επιτρέπει συνδέσεις υψηλής ταχύτητας και προς τις δυο κατευθύνσεις. Η OFDM χρησιµοποιεί γρήγορο µετασχηµατισµό Fourrier (FFT). Το µέγεθος του FFT είναι 256, που σηµαίνει ότι για την OFDM ορίζονται 256 υπο-κανάλια (φέροντα). Συνεπώς το σήµα OFDM διαιρείται σε 256 φέροντα αντί των 64 που χρησιµοποιεί το πρότυπο Ο µεγαλύτερος αριθµός φερόντων στην ίδια ζώνη συχνοτήτων οδηγεί σε στενότερα υποφέροντα µε µικρούς ρυθµούς συµβόλων, δηλαδή σε µε µεγαλύτερες περιόδους συµβόλων. Ως αποτέλεσµα το OFDM είναι σαφώς πιο ανθεκτικό στην παρεµβολή πολλαπλών διαδροµών. Το εύρος ζώνης των καναλιών µπορεί να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο των 1.25, 1.5 και 1.5 MΗz µε ανώτερο όριο συνολικά τα 20MΗz. Τα κανάλια που χρησιµοποιούνται συνήθως είναι µικρότερα από το σταθερό εύρος των 20 MΗz που χρησιµοποιεί το Wi-Fi. Έτσι αποφεύγεται η σπατάλη εύρους ζώνης για τυχόν χαµηλούς ρυθµούς µετάδοσης. 47

48 4.2.2 Χαρακτηριστικά WiMAX φορητής πρόσβασης (802.16e-2005) Το πρότυποo IEEE e-2005 είναι ένα πρότυπο ασύρµατης τεχνολογίας που σχεδιάστηκε για φορητή πρόσβαση (mobile). Αποτελεί συνώνυµο του Mobile WiMAX και είναι συμβατό προς τα πίσω με το Στοχεύει στο να διατηρούνται οι κινητοί συνδροµητές συνδεδεµένοι στο ασύρµατο ΜΑΝ ενώ µετακινούνται. Υποστηρίζει φορητές συσκευές όπως έξυπνα κινητά τηλέφωνα, PDAs, υπολογιστές notebook και laptop. Ορίζεται επίσης ότι ένας κινητός χρήστης θα µπορεί να εξυπηρετείται από το δίκτυο ακόµη και αν κινείται µε ταχύτητες οι οποίες προσεγγίζουν τα 120 km/h. Οι βασικές διαφορές µε το είναι η χρησιµοποίηση τεχνολογίας OFDMΑ (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) η οποία πλέον ονομάζεται SOFDMA (Scalable OFDMΑ) και η υποστήριξη για διαποµπές (handoffs) και περιαγωγή. Η SOFDMA χρησιµοποιεί γρήγορο µετασχηµατισµό Fοurrier (FFT) µε µέγεθος που µπορεί να ποικίλει και να λάβει τιµές 128, 512, 1024 και Αυτό δίνει τη δυνατότητα στο σύστηµα να χρησιµοποιήσει αρκετά εύρη συχνοτήτων και να ανταποκριθεί αποτελεσµατικότερα στις διάφορες συνθήκες που επικρατούν στο δίαυλο. Οι πάροχοι υπηρεσιών που αναπτύσσουν το e-2005 µπορούν επίσης να χρησιµοποιήσουν το δίκτυο για να παρέχουν σταθερή υπηρεσία. Οι δύο εκδόσεις του WiMAX θα συνυπάρξουν και θα καλύψουν την αυξανόµενη ζήτηση για ασύρµατη ευρυζωνική πρόσβαση στις σταθερές και κινητές αγορές. Εκτός από τον προβληµατισµό εάν θέλουν να εγκαταστήσουν ένα κινητό ή σταθερό δίκτυο, κατά επιλογή µιας λύσης WiMAX οι πάροχοι πρέπει να αξιολογήσουν πρόσθετους παράγοντες όπως οι αγορές- στόχοι, η διαθεσιµότητα του φάσµατος, οποιοιδήποτε ρυθµιστικοί περιορισµοί και χρονικούς περιορισµούς της επέκτασης. Τα προϊόντα είναι λιγότερο σύνθετα από τα e-2005, µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε ένα ευρύτερο φάσµα των µη αδειοδοτηµένων ζωνών, και προσφέρουν σε µερικές περιπτώσεις, υψηλότερο ρυθµό µετάδοσης από τον εξοπλισµό e Αφετέρου, µερικά από τα πλεονεκτήµατα που προσφέρονται από τα προϊόντα e-2005 είναι καλύτερο περιθώριο συνδέσεων (link margin), υποστήριξη κινητικότητας, βελτιωµένη κάλυψη εσωτερικών χώρων και η εύκαµπτη διαχείριση του φάσµατος. Οι περισσότεροι πάροχοι θα αναπτύξουν µόνο µια έκδοση WiMAX στα δίκτυά τους. Υπάρχουν διάφορες επιλογές «µετανάστευσης» (migration) διαθέσιµες σε εκείνους τους operators που επιλέγουν να κινηθούν από ένα δίκτυο προς ένα e δίκτυο. Αυτές περιλαµβάνουν τα δίκτυα επικαλύψεων (overlay), συσκευές χρηστών διπλής λειτουργίας (dual-mode), σταθµούς βάσεως µε λογισµικό που επιδέχεται βελτίωση και σταθµούς βάσεως διπλής λειτουργίας. 48

49 Πίνακας 4.3: Ρυθμοί μετάδοσης uplink και downlink στο Mobile WiMAX Τα συστήµατα Mobile WiMAX προσφέρουν κλιµάκωση (scalability) τόσο στην τεχνολογία πρόσβασης του µέσου όσο και στην αρχιτεκτονική του δικτύου, παρέχοντας έτσι µεγάλη ευελιξία στις επιλογές ανάπτυξης του δικτύου και στις προσφερόµενες υπηρεσίες. Μερικά από τα γενικά χαρακτηριστικά ενός συστήµατος Mobile WiMAX είναι: Υψηλοί ρυθµοί µετάδοσης: Η χρήση κεραιών ΜΙΜΟ καθώς και ευέλικτων σχηµάτων sub-channelization, εξελιγµένης κωδικοποίησης και διαµόρφωσης επιτρέπουν στην τεχνολογία Mobile WiMAX να υποστηρίζει µέγιστους ρυθµούς κάτω ζεύξης έως 63Mbps ανά τοµέα και άνω ζεύξης έως 28Mbps ανά τοµέα για δίαυλο εύρους 10MHz. Ποιότητα Υπηρεσιών (QoS): Η sub-channelization και τα σχήµατα σηµατοδοσίας που βασίζονται στο MAC παρέχουν έναν ευέλικτο µηχανισµό για βέλτιστη κατανοµή του διατιθέµενου χώρου, χρόνου και φάσµατος στη βάση του εκάστοτε πλαισίου για αύξηση της ποιότητας υπηρεσιών. Κλιµάκωση (Scalability): Το Mobile WiMAX είναι σχεδιασµένο ώστε να µπορεί να λειτουργεί σε διάφορα εύρη διαύλου ( MHz) προκειµένου να είναι πάντα σε συµµόρφωση µε τις διαφορετικές προδιαγραφές που συναντώνται σε διαφορετικές χώρες του κόσµου. 49

50 Ασφάλεια: Τα χαρακτηριστικά του Mobile WiMAX που αφορούν τα θέµατα της ασφάλειας είναι τα καλύτερα της αγοράς και συµπεριλαµβάνουν: Πιστοποίηση µε βάση το Extensible Authentication Protocol (EAP) Κρυπτογράφηση µε χρήση του κώδικα AES-CCM (Advanced Encryption Std Counter with Cypher block chaining Message authentication code Σχήµατα προστασίας µηνυµάτων ελέγχου που βασίζονται στους κώδικες CMAC (Cypher - based Message Authentication Code) και HMAC (Hash Message Authentication Code) Κινητικότητα: Υποστηρίζει βέλτιστα σχήµατα διαποµπής µε καθυστερήσεις µικρότερες των 50msec για να εξασφαλίσει εφαρµογές πραγµατικού χρόνου (real-time) όπως VoIP χωρίς µείωση της ποιότητας, ενώ ευέλικτα σχήµατα διαχείρισης διασφαλίζουν την ασφάλεια κατά τη διάρκεια της διαποµπή. Τεχνολογίες έξυπνων κεραιών: Το Mobile WiMAX υιοθετεί όλο το εύρος των τεχνολογιών των έξυπνων κεραιών προκειµένου να ενισχύσει την απόδοση του συστήµατος. Οι τεχνολογίες που υποστηρίζονται περιλαµβάνουν: Τεχνική ελέγχου κατευθυντικότητας κεραιών (beamforming), Space Time Code (STC) για να µειώσει το περιθώριο διαλείψεων (fade margin) και χωρική πολυπλεξία (Spatial Multiplexing - SM) για να αυξηθεί η ρυθµός μετάδοσης. Με την SM µεταδίδονται πολλαπλά ρεύµατα δεδοµένων µε πολλαπλές κεραίες. Κλασµατική επαναχρησιµοποίηση συχνότητας: Στο Mobile WiMAX, οι χρήστες επικοινωνούν χρησιµοποιώντας υπο-κανάλια τα οποία καταλαµβάνουν ένα µικρό κλάσµα του εύρους ζώνης του διαύλου. Έτσι, τα προβλήµατα παρεµβολής που παρουσιάζονται στα όρια της κυψέλης µπορούν εύκολα να αντιµετωπιστούν µε κατάλληλη διαµόρφωση της χρήσης των υπο-καναλιών χωρίς την προσφυγή στον παραδοσιακό τρόπο κατανοµής των συχνοτήτων. Υπηρεσίες Multicast και Broadcast: Οι υπηρεσίες Multicast και Broadcast που υποστηρίζονται από το Mobile WiMAX συνδυάζουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά των DVB-H, MediaFLO και 3GPP E-UTRA. Ικανοποιούν προδιαγραφές όπως: Υψηλοί ρυθµοί µετάδοσης και µεγάλη εµβέλεια χρησιµοποιώντας Single Frequency Network (SFN), ευέλικτη κατανοµή των πόρων, χαµηλή κατανάλωση ισχύος από το κινητό τερµατικό και χαµηλό χρόνο µεταγωγής διαύλου. 50

51 4.2.3 Μέθοδοι Διαµόρφωσης και Αμφιδρόμησης (Duplexing) Το πρότυπο χρησιµοποιεί σχήµατα διαµόρφωσης µονού φέροντος στο οποίο όλα τα πακέτα εκπέµπονται µέσω ενός φέροντος συχνότητας. Τα σχήµατα διαµόρφωσης που χρησιµοποιούνται είναι BPSK, QPSK, 16QAM, και 64QAM. Τα υψηλότερα σχήµατα, όπως το 64QAM µας δίνει την δυνατότητα να κωδικοποιήσουµε περισσότερα σύµβολα ανά σύµβολο για να επιτύχουµε µεγαλύτερο ρυθµό μετάδοσης, αλλά είναι περισσότερο ευάλωτο σε παρεµβολές. Το WiMAX υποστηρίζει τόσο την αµφιδρόµηση διαίρεσης συχνότητας (frequency division duplexing - FDD) όσο και την αµφιδρόµηση διαίρεσης χρόνου (time division duplexing - TDD). Οι αδειοδοτηµένες λύσεις χρησιµοποιούν FDD ενώ οι µη αδειοδοτηµένες χρησιµοποιούν TDD. Σχήμα 4.1 Αστερισμοί διαμόρφωσης για QPSK, 16QAM και 64QAM Σχήμα 4.2: Λειτουργία FDD και TDD 51

52 4.3 Χαρακτηριστικά του WMAN-SC PHY (10-66 GHz) Για το σχεδιασµό του PHY επιπέδου για τις συχνότητες 10-66GHz πρέπει να ληφθεί υπόψη η LOS επαφή. Γίνεται χρήση διαµόρφωσης µε µονό φέρον και µετάδοση µε µορφή ριπών. Οι ριπές µεταδίδονται πλαίσιο προς πλαίσιο µε προσαρµόσιµα προφίλ, στα οποία οι παράµετροι της µετάδοσης, περιλαµβανοµένων της διαµόρφωσης και των σχηµάτων κωδικοποίησης µπορούν να τροποποιηθούν. Η τροποποίηση γίνεται σε κάθε συνδροµητικό σταθµό. Για την αµφιδρόµηση χρησιµοποιούνται οι µέθοδοι TDD και FDD. Το εύρος συχνοτήτων που υποστηρίζονται 20 ή 25 MHz (Η.Π.Α) και 28 MHz (Ευρώπη). Το PHY άνω ζεύξης (uplink) χρησιµοποιεί ένα συνδυασµό TDMA και DAMA. Η τεχνική DAMA (Demand Assignment Multiple Access) είναι µία τεχνική ανάθεσης χωρητικότητας που προσαρµόζεται όσο χρειάζεται για να ανταποκριθεί βέλτιστα σε αλλαγές απαιτήσεων στους διάφορους σταθµούς. Το uplink κανάλι χωρίζεται σε χρονοσχισµές. Ο αριθµός των χρονοσχισµών που διατίθενται για διάφορες χρήσεις ελέγχεται από το MAC του σταθµού βάσης και µπορεί να διαφοροποιείται, προκειµένου να επιτευχθεί βελτιστοποίηση. Το κανάλι κάτω ζεύξης (downlink) είναι TDM µε την πληροφορία για κάθε συνδροµητικό σταθµό να πολυπλέκεται σε ένα µοναδικό συρµό δεδοµένων και να λαµβάνεται από όλους τους συνδροµητές που βρίσκονται µέσα στον ίδιο τοµέα. Το downlink PHY περιλαµβάνει ένα υπο-στρώµα σύγκλισης µετάδοσης (Transmission Convergence) που παρεµβάλλει ένα byte-δείκτη (byte-pointer) στην αρχή του ωφέλιµου φορτίου για να βοηθήσει το δέκτη να αναγνωρίσει την αρχή του MAC PDU. Τα bits δεδοµένων που έρχονται από το υπο-στρώµα σύγκλισης µετάδοσης σε τυχαία σειρά, είναι κωδικοποιηµένα µε FEC και τοποθετηµένα σε ένα QPSK, 16QAM ή 64-QAM (προαιρετικός) σηµατικό αστερισµό. Το uplink PHY βασίζεται σε TDMA µετάδοση ριπών. Κάθε ριπή είναι σχεδιασµένη να µεταφέρει MAC PDU µεταβλητού µήκους. Ο ποµπός τυχαιοποιεί τα εισερχόµενα δεδοµένα, τα κωδικοποιεί µε FEC και τα τοποθετεί σε QPSK, 16QAM (προαιρετικός) ή 64QAM (προαιρετικός) σηµατικό αστερισµό Τοπολογία Δικτύου Συνδέσεις Point-To-Point και Point-to-Multipoint Το ορίζει δυο τοπολογίες δικτύου: σηµείου προς σηµείο ( Point To Point - PTP) και σηµείου προς πολλαπλά σημεία ( Point to Multipoint - PMP). Μια σύνδεση PTP συνδέει δυο σηµεία μεταξύ τους. Επειδή το σύνολο του εύρους ζώνης αφιερώνεται σε μια σύνδεση, μπορεί να 52

53 εξυπηρετήσει συνδέσεις σταθμών βάσης (BS) μεταξύ τους ή σύνδεση σταθμών βάσης με μεγάλους οργανισμούς, πανεπιστημιακά ιδρύματα και γενικά όπου απαιτείται μέγιστο εύρος ζώνης. Γι αυτό λέγεται και σύνδεση backhaul (ραχοκοκκαλιά). Η δέσμευση όλου του εύρους ζώνης από μια σύνδεση έχει ως αποτέλεσμα αυξημένο κόστος χρήσης. Επίσης απαιτείται οπτική επαφή (LOS) των δυο σημείων μεταξύ τους και χρήση κατευθυντικών κεραιών. Όταν δεν έχουμε απαιτήσεις για μεγάλο εύρος ζώνης επιλέγουμε συνδέσεις τύπου PMP. Αφορά τη μεγάλη πλειοψηφία των συνδρομητικών σταθμών (SS Subsciber Stations), τους οικιακούς και τις μικρομεσαίες επιχειρήσεις. Αυτού του είδους οι συνδέσεις λέγονται και συνδέσεις last-mile και σ αντίθεση με τις συνδέσεις PTP, στον BS χρησιμοποιούνται πανκατευθυντικές κεραίες. Δεν απαιτείται οπτική επαφή μεταξύ των συνδέσεων (NLOS) και λόγω της ύπαρξης πολλών συνδέσεων το κόστος μειώνεται ανάλογα. Σχήµα 4.3: Τοπολογία δικτύου PTP και PMP Συνδέσεις Mesh Επιπρόσθετα µε τις τοπολογίες PTP και PMP γίνεται χρήση και της τοπολογίας πλέγµατος (mesh). Στην τοπολογία αυτή δίνεται η δυνατότητα στον κάθε χρήστη (SS) να συµπεριφέρεται σαν ένα ξεχωριστό access point µεταδίδοντας πακέτα δεδοµένων στου γείτονες του. Με αυτόν τον τρόπο το δίκτυο µπορεί να επεκταθεί. Αυτή η τοπολογία έχει προστεθεί στην τελευταία αναθεώρηση του Fixed WiMAX ( ). H τοπολογία mesh µπορεί να διαιρεθεί σε δυο υποκατηγορίες. Την τοπολογία πλέγµατος προκαθορισµένης διαδροµής (switched mesh) και την τοπολογία πλέγµατος µε επιλεγόµενες διαδροµές (route mesh). Στην πρώτη κατηγορία η δροµολόγηση είναι σταθερή και γίνεται µέσω προκαθορισµένης διαδροµής. Στην δεύτερη δίνεται η δυνατότητα, αφού ληφθούν υπόψη πολλές 53

54 παράµετροι, να επιλέξουµε διαφορετικές διαδροµές. Τέτοιο παράµετροι είναι η πυκνότητα του δικτύου, η απώλεια πακέτων, το επίπεδο παρεµβολών, η καθυστέρηση και οι διάφορες µεταβολές του δικτύου. Η τοπολογία switched mesh είναι πιο αποτελεσµατική, ωστόσο λόγω της πολυπλοκότητάς της απαιτεί µεγάλα ποσά µνήµης, γρήγορους επεξεργαστές και πολύπλοκους αλγορίθµους δροµολόγησης. Σχήµα 4.4: Τοπολογία δικτύου mesh Πλαισιοποίηση (framing) Η προδιαγραφή του PHY λειτουργεί σε σχήµα πλαισίου. Μέσα σε κάθε πλαίσιο υπάρχει ένα uplink και ένα downlink υποπλαίσιο. Το downlink υποπλαίσιο αρχίζει µε τις πληροφορίες που είναι απαραίτητες για τον έλεγχο και το συγχρονισµό του πλαισίου. Στην TDD περίπτωση, το downlink υποπλαίσιο προηγείται και έπεται το uplink, ενώ στην FDD έχουµε ταυτόχρονη µετάδοση των δύο πλαισίων. Κάθε συνδροµητικός σταθµός (SS) θα προσπαθήσει να λάβει όλα τα κοµµάτια του downlink εκτός από τις ριπές εκείνες για τις οποίες το προφίλ ριπών είτε δεν εφαρµόζεται από τον σταθµό είτε είναι λιγότερο σταθερό από το τρέχον λειτουργικό προφίλ που χρησιµοποιεί. Οι Half- Duplex σταθµοί δεν θα προσπαθήσουν να ακούσουν τα downlink τµήµατα που συµπίπτουν µε την κατανεµηθείσα uplink µετάδοση. 54

55 4.3.3 Μέθοδοι αµφιδρόµησης duplexing Για την αµφιδρόµηση (duplexing) χρησιµοποιούνται οι µέθοδοι αμφιδρόμησης στο πεδίο του χρόνου Time Division Duplexing - TDD) και αμφιδρόμησης στο πεδίο της συχνότητας ( Frequency Division Duplexing - FDD). Για την αναγνώρισή τους χρησιµοποιείται η παράµετρος Type η οποία για την τιµή 0 αντιστοιχεί η TDD, ενώ για την τιµή 1 αντιστοιχεί η FDD Λειτουργία FDD Στην FDD λειτουργία, τα uplink και downlink κανάλια βρίσκονται σε διαφορετικές συχνότητες. Η ικανότητα του downlink να µεταδίδεται µε ριπές, διευκολύνει τη χρήση διαφορετικών τύπων διαµόρφωσης και επιτρέπει στο σύστηµα να υποστηρίζει ταυτόχρονα full-duplex συνδροµητικούς σταθµούς (που µπορούν να µεταδίδουν και να λαµβάνουν ταυτόχρονα) και half-duplex σταθµούς (που µπορούν µόνο να µεταδίδουν ή να λαµβάνουν). Σχήµα 4.5: Κατανοµή εύρους ζώνης σε FDD Λειτουργία ΤDD Στην περίπτωση της λειτουργίας ΤDD, οι uplink και downlink µεταδόσεις µοιράζονται την ίδια συχνότητα, αλλά χωρίζονται στο πεδίο του χρόνου. Επίσης, ένα TDD πλαίσιο έχει καθορισµένη διάρκεια και περιλαµβάνει ένα uplink και ένα downlink υποπλαίσιο. Η πλαισιοποίηση TDD είναι προσαρµόσιµη µε την έννοια ότι η χωρητικότητα της ζεύξης που κατανέµεται στο downlink σε σχέση µε το uplink µπορεί να ποικίλει. 55

56 Σχήµα 4.6: Δοµή πλαισίου TDD TTG (Transmit Transition Gap) To TTG είναι ένα κενό µεταξύ της downlink και της uplink ριπής που ακολουθεί. Αυτό το κενό παρέχει χρόνο στο σταθµό βάσης ώστε να µεταπέσει από τη διαµόρφωση ποµπού στην αντίστοιχη του δέκτη. Κατά τη διάρκειά του, ο σταθµός βάσης δεν εκπέµπει διαµορφωµένα δεδοµένα αλλά απλώς επιτρέπουν στις κεραίες ποµπού/δέκτη (Τx/Rx) και στον τοµέα λήψης του σταθµού βάσης να ενεργοποιηθούν. Μετά το κενό, ο δέκτης σταθµός βάσης πρέπει να κοιτάξει για τα πρώτα σύµβολα της uplink ριπής. Το χάσµα έχει διάρκεια ακέραιο πολλαπλάσιο της διάρκειας των χρονοσχισµών (PS), και αρχίζει στην έναρξη µίας χρονοσχισµής. Κατά αντιστοιχία, υπάρχει το RTG (Receive Transition Gap) που είναι το κενό µεταξύ της uplink και της downlink που ακολουθεί. Σχήµα 4.7: Δοµή υποπλαισίου κάτω ζεύξης TDD 56

57 4.3.5 PHY κάτω ζεύξης (downlink) To υποπλαισίο κάτω ζεύξης (downlink) χρησιµοποιεί τον κώδικα χρησιµοποίησης κάτω ζεύξης (Downlink Interval Usage Code - DIUC). Η δοµή του υποπλαισίου που χρησιµοποιεί ΤDD φαίνεται στο σχήµα. Το υποπλαίσιο κάτω ζεύξης ξεκινάει µε το πρόθεµα έναρξης του πλαισίου (Frame Start Preamble) που χρησιµεύει για συγχρονισµό και εξισορρόπηση. Ακολουθείται από τµήµα ελέγχου πλαισίου (Frame Control Section) που περιέχει το DL-MAP (downlink map) για την τρέχουσα κάτω ζεύξη όπως και το UL-MAP που θα χρησιµεύσει αργότερα. Τα µηνύµατα DL-MAP και UL-MAP περιέχουν πληροφορίες ελέγχου για τα υπο-πλαίσια της κάτω και της άνω ζεύξης αντίστοιχα. Ακολουθεί το τµήµα TDM που µεταφέρει τα δεδοµένα και είναι οργανωµένο σε ριπές. Το ΤΤG διαχωρίζει την κάτω από την άνω ζεύξη. Σχήµα 4.8: Δοµή υποπλαισίου κάτω ζεύξης FDD PHY άνω ζεύξης (uplink) To υποπλαισίο άνω ζεύξης (uplink) που χρησιµοποιεί τον κώδικα χρησιµοποίησης ζεύξης ανόδου (Uplink Interval Usage Code - UIUC) για να καθορίσει το είδος της µετάδοσης, όπως για αρχική χρησιµοποίηση του συστήµατος ή απαίτηση για πολυεκποµπή. Το κενό SSTG αποµονώνει τις εκποµπές από διάφορους συνδροµητές κατά τη διάρκεια που εκπέµπουν. Το κενό αυτό επιτρέπει τον σταθµό βάσης να συγχρονιστεί µε τον νέο συνδροµητή. 57

58 Σχήµα 4.9: Δοµή υποπλαισίου άνω ζεύξης 4.4 Χαρακτηριστικά του WirelessMAN SCa PHY (<11GHz) To WirelessMAN-SCa PHY βασίζεται στην τεχνολογία απλού φέροντος και σχεδιάστηκε για NLOS λειτουργία σε ζώνες συχνοτήτων <11GHz. Για τις αδειοδοτηµένες ζώνες, τα επιτρεπόµενα εύρη ζώνης των καναλιών περιορίζονται από το εύρος ζώνης που παρέχεται από τους κανονισµούς, διαιρεµένο από οποιαδήποτε δύναµη του 2 και όχι µικρότερα από 1.25MHz. Τα στοιχεία µέσα στο PHY περιλαµβάνουν τα παρακάτω: TDD και FDD ορισµούς, µε χρήση των ενός από τα δύο AMC (Adaptive Modulation and Coding) σε uplink και downlink οµή πλαισίων που ικανοποιεί αυξηµένο συγχρονισµό και εκτίµηση απόδοσης καναλιού σε NLOS συνθήκες και περιβάλλοντα µε µεγάλη καθυστέρηση. FEC µε χρήση Reed-Solomon και Trellis Coded Modulation (TCM) STC (Space Time Coding) επιλογή Στιβαρές διαµορφώσεις για χαµηλή CINR λειτουργία Μορφοποίηση παραµέτρων και MAC/PHY µηνύµατα που διευκολύνουν την προαιρετική εφαρµογή των AAS (Advanced Antenna Systems) Η διαδικασία µετάδοσης είναι παρόµοια µε πριν. Τα προς µετάδοση δεδοµένα πρέπει πρώτα να τυχαιοποιηθούν, µετά να κωδικοποιηθούν κατά FEC και να χαρτογραφηθούν σε QAM σύµβολα. Τα QAM σύµβολα θα πλαισιοποιηθούν µέσα σε µία οµάδα ριπών, που τυπικά εισάγει πλεονάζοντα 58

59 σύµβολα πλαισιοποίησης. Τα σύµβολα των ριπών πολυπλέκονται σε ένα duplex πλαίσιο που µπορεί να περιλαµβάνει πολλαπλές ριπές. Οι διαµορφώσεις που χρησιµοποιούνται είναι QPSK, 16QAM, 64QAM και 256QAM (προαιρετικός). Περισσότερα για τα AMC και STC θα δούμε παρακάτω. 4.5 Χαρακτηριστικά του WMAN-OFDM PHY (<11GHz) To κύριο χαρακτηριστικό του WirelessMAN-OFDM PHY είναι ότι βασίζεται στην OFDM διαµόρφωση. H OFDM είναι ένα κατάλληλο σχήµα για µετάδοση δεδοµένων µε υψηλό ρυθµό και καλύπτει τις απαιτήσεις για NLOS λειτουργία στις ζώνες συχνοτήτων κάτω από τα 11 GHz Περιγραφή του OFDM Η OFDM ανήκει σε µια οικογένεια σχηµάτων µετάδοσης που ονοµάζεται διαµόρφωση πολλαπλών φερόντων. Βασίζεται στην ιδέα του διαχωρισµού ενός δεδοµένου ροής δεδοµένων (stream) µε υψηλό ρυθµό µετάδοσης σε πολλά παράλληλα stream µε χαµηλότερο ρυθµό µετάδοσης και κατόπιν στην διαµόρφωση αυτών πάνω σε ξεχωριστά φέροντα. Τα φέροντα αυτά, που ονοµάζονται και υπο-φέροντα ή τόνοι, επιλέγονται έτσι ώστε το ένα να είναι ορθογώνιο του άλλου (θεωρητικά) και µε αυτόν τον τρόπο εξουδετερώνεται η διασυµβολική παρεµβολή (ISI). Σχήμα 4.10: Δημιουργία σήματος OFDM Η βασική αρχή για την OFDM είναι η χρήση του αντίστροφου µετασχηµατισµού Fourier (IFFT). Γενικά ο γρήγορος µετασχηµατισµός Fourier (FFT) είναι ένας µαθηµατικός υπολογισµός που µας βοηθά να υπολογίσουµε τον διακριτό Fourier. O FFT χρησιµοποιείται για οποιοδήποτε αριθµό σηµείων Ν, όµως για απλούστερα αποτελέσµατα ο Ν είναι δύναµη του 2 (πχ. Ν=256). Ο αντίστροφος γρήγορος µετασχηµατισµός Fourier (IFFT) εκτελεί την αντίστροφη διαδικασία. Ο IFFT δύναµης Ν, εφαρµόζεται σε Ν σηµεία, δηµιουργεί την OFDM κυµατοµορφή, όπου κάθε σύµβολο 59

60 µεταδίδεται σε µια από τις Ν ορθογώνιες συχνότητες. Κάθε σύµβολο µπορεί να είναι διαµορφωµένο µε πιθανόν διαφορετικό σχήµα διαµόρφωσης. Σχήµα 4.11: Δοµή πλαισίου OFDM Αν η χρονική διάρκεια συµβόλου είναι Τb, τότε Τb= 1 f, όπου f είναι το εύρος ζώνης των ορθογώνιων συχνοτήτων. Στην πραγµατικότητα η διάρκεια ενός OFDM συµβόλου είναι λίγο µεγαλύτερη, λόγω της προσθήκης του κυκλικού προθέµατος Cyclic Prefix (CP) στην αρχή του συµβόλου. Το CP χρησιµοποιείται για να συλλέγει πολυδιαδροµικά σήµατα και να διατηρήσει την ορθογωνιότητα των τόνων και η χρονική διάρκειά του συµβολίζεται µε Τg (guard time). Ο λόγος Τg/ Τb συχνά αναφέρεται ως G. Επιλογή µεγάλης τιµής του G δίνει ανθεκτικότητα σε άσχηµες συνθήκες ενός ραδιοδιαύλου όµως ελαττώνεται ο ρυθµός µετάδοσης. Τιµές του G για OFDM and OFDMA PHY layers είναι 1/4, 1/8, 1/16 και 1/32, ενώ για το mobile (OFDMA) υποχρεωτικά επιλέγεται η τιµή 1/8. Κατά την έναρξη της επικοινωνίας, ένας συνδρομητής (SS) πρέπει να ψάξει όλες τις πιθανές τιµές του CP µέχρι να βρει την τιµή του CP που χρησιµοποιεί ο σταθµός βάσης (BS). Ο συνδρομητής πρέπει να χρησιµοποιήσει το ίδιο CP κατά το uplink. Εφόσον ένα CP επιλεγεί από τον σταθμό βάσης για λειτουργία κατά το downlink, αυτό δεν πρέπει να αλλάξει. Αλλαγή του CP θα αναγκάσει όλους τους συνδρομητές να επανασυγχρονιστούν µε τον σταθµό βάσης. Σχήµα 4.12: Περιγραφή OFDM στο πεδίο της συχνότητας 60

61 Η περιγραφή στο πεδίο της συχνότητας περιλαµβάνει τη βασική δοµή ενός OFDM συµβόλου. Ένα OFDM σύµβολο αποτελείται από υπο-φέροντα (subcarriers), o αριθµός των οποίων καθορίζει το µέγεθος του FFT που χρησιµοποιείται. Υπάρχουν οι παρακάτω τύποι subcarriers: Data subcarriers, για µεταφορά δεδοµένων Pilot subcarriers, για διάφορους υπολογιστικούς σκοπούς Νull subcarriers, όπου δεν έχουµε καθόλου µετάδοση και χρησιµοποιούνται για τα guard bands, τα µη ενεργά subcarriers και το DC (Direct Current) subcarrier που είναι τύπος null subcarrier. Το DC είναι subcarrier του οποίου η συχνότητα είναι ίση µε την κεντρική συχνότητα RF του ποµπού. Αντιστοιχεί στη συχνότητα µηδέν για ένα FFT σήµα που δεν έχει διαµορφωθεί Κωδικοποίηση Καναλιού Η κωδικοποίηση του διαύλου στο IEEE (όπως και στο e-2005) γίνεται σε πέντε διαδοχικά βήματα: 1) randomization (δημιουργία τυχαίας σειράς bits), 2) FEC (Forward Error Correction), 3) ταύτιση ρυθμού μετάδοσης, 4) HARQ (αν χρησιμοποιείται) και 5) interleaving (διαπλέκτης). Οι συμπληρωματικές διαδικασίες εφαρμόζονται με αντίστροφη σειρά κατά τη λήψη. Ένα block FEC, αποτελούμενο από τη συνύπαρξη ενός Reed-Solomon εξωτερικού κώδικα και ενός συμβατού εσωτερικού συνελικτικού κώδικα, υποστηρίζεται στο uplink και στο downlink. Η υποστήριξη Block Turbo Coding και Convolutional Turbo Coding είναι προαιρετική. Η δημιουργία τυχαίων σειρών bits εκτελείται σε uplink και downlink χρησιμοποιώντας την έξοδο μιας ακολουθίας μέγιστου μήκους μετατόπισης εγγραφής, η οποία αρχικοποιείται στην αρχή κάθε μπλοκ FEC. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί κρυπτογράφηση επιπέδου φυσικού στρώματος, παρέχοντας στο WiMAX ασφάλεια στη μετάδοση. Όταν χρησιμοποιείται το HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request), ο αρχικός πυρήνας της ακολουθίας μετατόπισης εγγραφής για κάθε μετάδοση HARQ διατηρείται σταθερός, προκειμένου να μπορεί να γίνει από κοινού αποκωδικοποίηση του ίδιου μπλοκ FEC σε πολλαπλές μεταδόσεις. 61

62 Σχήμα 4.13: Λειτουργικά στάδια του φυσικού στρώματος του WiMAX Η κωδικοποίηση καναλιού πραγματοποιείται σε κάθε FEC μπλοκ, που αποτελείται από ένα ακέραιο αριθμό υποκαναλιών (subchannels). Ένα υποκανάλι είναι η βασική μονάδα κατανομής πόρων στο PHY επίπεδο και αποτελείται από αρκετούς υποφορείς δεδομένων και πιλοτικούς υποφορείς. Ο ακριβής αριθμός υποφορέων δεδομένων και πιλοτικών υποφορέων σ ένα υποκανάλι εξαρτάται από το σύστημα αντιμετάθεσης υποφορέων. Το μέγιστο πλήθος υποκαναλιών σε ένα μπλοκ FEC εξαρτάται από το σύστημα κωδικοποίησης καναλιού και τον αστερισμό διαμόρφωσης. Εάν το πλήθος υποκαναλιών που απαιτείται για το FEC μπλοκ είναι μεγαλύτερος από το μέγιστο όριο, το μπλοκ χωρίζεται αρχικά σε πολλαπλά υπομπλόκ FEC. Αυτά τα υπομπλόκ κωδικοποιούνται και ο ρυθμός μετάδοσης προσαρμόζεται ξεχωριστά και μετά συνδέονται σειριακά, προκειμένου να δημιουργήσουν ένα κωδικοποιημένο μπλοκ. Η κατάτμηση μπλοκ κώδικα εκτελείται για μεγαλύτερα FEC μπλοκ έτσι ώστε να αποτραπεί η υπερβολική πολυπλοκότητα και οι απαιτήσεις μνήμης του αλγορίθμου αποκωδικοποίησης στον δέκτη Υβριδικό ARQ (HARQ) Το WiMAX υποστηρίζει HARQ τύπου Ι και τύπου ΙΙ. Στο HARQ τύπου Ι, το οποίο αναφέρεται επίσης ως συνδυασμός καταδίωξης (chase combining), η πλεονασματική έκδοση των κωδικοποιημένων bits δεν αλλάζει από μια μετάδοση στην επόμενη και το μοτίβο διάτρησης παραμένει το ίδιο. Ο δέκτης χρησιμοποιεί την τρέχουσα και όλες τις προηγούμενες μεταδόσεις HARQ του μπλοκ δεδομένων, προκειμένου να το αποκωδικοποιήσει. Με κάθε νέα μετάδοση, η αξιοπιστία των κωδικοποιημένων bits βελτιώνεται, μειώνοντας έτσι την πιθανότητα σφάλματος κατά το στάδιο της αποκωδικοποίησης. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι το μπλοκ να αποκωδικοποιηθεί χωρίς σφάλμα 62

63 να περνάει δηλαδή τον έλεγχο CRC ή να φτάσουμε στο μέγιστο ρυθμό επιτρεπόμενων μεταδόσεων HARQ. Όταν το μπλοκ δεδομένων δεν μπορεί ν αποκωδικοποιηθεί χωρίς σφάλμα και φτάσουμε στο μέγιστο αριθμό μεταδόσεων HARQ, ένα υψηλότερο επίπεδο, όπως το MAC, αναμεταδίδει το μπλοκ δεδομένων. Σ αυτή την περίπτωση, όλες οι προηγούμενες μεταδόσεις μηδενίζονται και η διαδικασία HARQ ξεκινά ξανά. Σχήμα 4.14: Σχέση μεταξύ block ARQ και κωδικοποιητή πακέτων HARQ Στην περίπτωση τύπου HARQ τύπου ΙΙ, που επίσης αναφέρεται ως αυξητικός πλεονασμός, η πλεονασματική έκδοση των κωδικοποιημένων bits αλλάζει από μια μετάδοση στην επόμενη. Έτσι, το μοτίβο διάτρησης αλλάζει από μια μετάδοση στην επόμενη, όχι μόνο βελτιώνοντας το LLR των bits ισότητας, αλλά επίσης μειώνοντας το ρυθμό μετάδοσης κώδικα με κάθε πρόσθετη μετάδοση. Ο τύπου ΙΙ οδηγεί σε χαμηλότερο BER (Bit Error Rate) και BLER (Block Error Rate), σε σχέση με τον τύπου I Διάπλεξη Το επόμενο βήμα είναι η Διάπλεξη (Interleaving) με την οποία μεταβάλλουμε τη θέση των μεταδιδόμενων bits με μια διαδικασία 2 βημάτων ώστε να περιοριστούν τα λάθη στη μετάδοση και να βελτιωθεί η λειτουργία του FEC. Το πρώτο βήμα εξασφαλίζει ότι τα γειτονικά κωδικοποιημένα bits αντιστοιχίζονται σε μη γειτονικούς υποφορείς. Παρέχοντας ποικιλότητα συχνότητας και βελτιώνοντας την απόδοση του αποκωδικοποιητή. Το 2 ο βήμα εξασφαλίζει ότι τα γειτονικά bits αντιστοιχίζονται εναλλάξ σε λιγότερο και περισσότερο σημαντικά bits του σχηματισμού διαμόρφωσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διάπλεξη εκτελείται ανεξάρτητα σε κάθε μπλοκ FEC. Ο διαχωρισμός των υποφορέων, στους οποίους 2 γειτονικά bits θ αντιστοιχούνται, εξαρτάται από τα συστήματα αντιμετάθεσης υποφορέων που χρησιμοποιούνται. Αυτό είναι πολύ κρίσιμο, επειδή στους σχηματισμούς 16QAM και 64QAM, η πιθανότητα σφάλματος για όλα τα bits δεν είναι ίδια. Η πιθανότητα σφάλματος του MSB (Most Significant Bit) είναι μικρότερη από αυτή του LSB (Least Significant Bit) για το σχηματισμό διαμόρφωσης. 63

64 Σχήμα 4.15: Διάπλεξη υπομπλόκ WiMAX Αντιστοίχιση συμβόλων Κατά τη διάρκεια του σταδίου αντιστοίχισης συμβόλων, η ακολουθία των δυαδικών bits μετατρέπεται σε μια ακολουθία από σύμβολα με σύνθετες τιμές. Οι υποχρεωτικοί σχηματισμοί αστερισμού είναι είναι οι QPSK και 16QAM, με έναν προαιρετικό σχηματισμό 64QAM να ορίζεται επίσης στο πρότυπο. Αν και το 64QAM είναι προαιρετικό, τα περισσότερα συστήματα WiMAX πιθανώς να το υλοποιήσουν, τουλάχιστον για το κανάλι καθοδικής ζεύξης. Κάθε αστερισμός διαμόρφωσης κλιμακώνεται από έναν αριθμό c, ώστε η μέση μεταδιδόμενη ισχύς να είναι ενιαία, υποθέτοντας ότι όλα τα σύμβολα είναι ισοπίθανα. Πίνακας 4.4: Σταθερά κλιμάκωσης ανά αστερισμό διαμόρφωσης Αστερισμός διαμόρφωσης QPSK 16QAM 64QAM Σταθερά κλιμάκωσης c 64

65 4.5.6 Προσαρμοστική Διαμόρφωση και Κωδικοποίηση (AMC) To AMC είναι ένας αποτελεσματικός μηχανισμός ως προς τη διαμόρφωση και κωδικοποίηση εμπροσθόδρομης διόρθωσης λαθών (FEC), που μεγιστοποιεί την απόδοση σ ένα κανάλι μεταβλητού χρόνου. Ο αλγόριθμος συνήθως επιλέγει το κατάλληλο σύστημα διαμόρφωσης και κωδικοποίησης που μπορεί να υποστηρίξει η αναλογία σήματος προς θόρυβο και παρεμβολή στην πλευρά του δέκτη, ώστε κάθε χρήστης να λαμβάνει τον υψηλότερο δυνατό ρυθμό μετάδοσης που μπορεί να υποστηρίξει η σύνδεση του. Χαμηλότεροι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων επιτυγχάνονται χρησιμοποιώντας μικρό αστερισμό όπως QPSK και κώδικες χαμηλού ρυθμού διόρθωσης σφαλμάτων όπως οι ρυθμού ½ συνελικτικοί ή turbo κώδικες. Οι υψηλότεροι ρυθμοί μετάδοσης επιτυγχάνονται με μεγάλους αστερισμούς, όπως 64QAM και λιγότερο ανθεκτικούς κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων. Ένας συνδρομητής επιχειρεί να μεταδώσει όσο το δυνατόν πιο γρήγορα μέσω ενός καναλιού με μεταβλητό SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio). Ο στόχος είναι να πετύχουμε μέγιστη μετάδοση δεδομένων με ελάχιστο αριθμό λανθασμένων μεταδιδόμενων bit (BER). Η ανάδραση είναι κρίσιμη για το AMC και προκύπτει απ το SINR. Ο πομπός γνωρίζει το SINR (γ) του καναλιού (που μπορεί να υπολογιστεί ως το λαμβανόμενο SINR δια την ισχύ εκπομπής) και επιλέγει τον ιδανικό συνδυασμό διαμόρφωσης/κωδικοποίησης για μέγιστη ρυθμαπόδοση (throughput). Με τον ίδιο τρόπο ο σταθμός βάσης (BS) κάνει τους αντίστοιχους υπολογισμούς έχοντας υπόψην το δεδομένο SINR για κάθε χρήση ξεχωριστά. Ανάδραση παρατηρείται σε έντονο βαθμό στα συστήματα με βάση το IEEE e-2005 στις περιπτώσεις που ο συνδρομητής βρίσκεται σε κίνηση και ειδικά σε αστικό περιβάλλον με έντονα φαινόμενα πολυόδευσης. 4.6 Χαρακτηριστικά του WMAN-OFDMA PHY (<11GHz) To κύριο χαρακτηριστικό του WirelessMAN-OFDMA PHY είναι ότι βασίζεται στην OFDMA πολλαπλή πρόσβαση (πλέον ονομάζεται Scalable OFDMA ή SOFDMA) Για την αµφιδρόµηση (duplexing) στις αδειοδοτηµένες ζώνες συχνοτήτων χρησιµοποιούνται οι µέθοδοι TDD και FDD. Οι συνδροµητικοί σταθµοί µπορεί να χρησιµοποιήσουν και Η - FDD (Half - Duplex FDD). Στις µη αδειοδοτηµένες ζώνες όµως χρησιµοποιείται µόνο η µέθοδος TDD Περιγραφή του OFDMΑ 65

66 Ένα OFDMΑ σύστηµα διαιρεί τα διαθέσιµα υπο-φέροντα σε οµάδες, οι οποίες ονοµάζονται υποκανάλια, και µεταβιβάζει ένα ή περισσότερα υπο-κανάλια σε διάφορους χρήστες για ταυτόχρονη εκποµπή. Σήµατα από διάφορους χρήστες επικαλύπτονται στο πεδίο της συχνότητας αλλά κατέχουν διαφορετικά υπο-φέροντα. Η ορθογωνιότητα ανάµεσα στα υποφέροντα αυτά αποτρέπει την παρεµβολή πολλαπλής πρόσβασης µεταξύ των χρηστών (MAI). Ωστόσο η OFDMA πολλαπλή πρόσβαση δεν είναι το µόνο χαρακτηριστικό του OFDMA PHY. Η κυριότερη διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι η µετάδοση OFDM είναι κλιµακωτή. Αν και η λέξη κλιµακωτή δεν εµφανίζεται στο πρότυπο της ΙΕΕΕ, το OFDMΑ PHY χαρακτηρίζεται ότι έχει κλιµακωτή OFDMA (Scalable SOFDMA). Η κλιµάκωση είναι η αλλαγή του µεγέθους του FFT και κατά συνέπεια του αριθµού των υπο-φερόντων. Τα µεγέθη FFT που υποστηρίζονται είναι 128, 512, 1024 και Η τιµή 256 του OFDM PHY δεν υποστηρίζεται. Για τα προφίλ κινητού WiMAX υποχρεωτικές τιµές είναι µόνο οι 512 και Οµοίως έχουµε την προσθήκη του κυκλικού προθέµατος (CP) στην αρχή του συµβόλου. Ο λόγος Τg/Τb, γνωστός και ως G µπορεί να λάβει τις τιµές 1/32, 1/16, 1/8 και ¼, ενώ για κινητούς χρήστες υποχρεωτικά επιλέγεται να έχει την τιµή 1/8. Η εγκατάσταση επικοινωνίας είναι ίδια µε αυτή του OFDM, δηλαδή ο συνδροµητικός σταθµός πρέπει να ψάξει όλες τις πιθανές τιµές του CP µέχρι να βρει την τιµή του CP που χρησιµοποιεί ο σταθµός βάσης. Ο συνδροµητικός σταθµός πρέπει να χρησιµοποιήσει το ίδιο CP κατά το uplink. Εφόσον ένα CP επιλεγεί από τον σταθµό βάσης για λειτουργία κατά το downlink, αυτό δεν πρέπει να αλλάξει. Αλλαγή του CP θα αναγκάσει όλους τους συνδροµητικούς σταθµούς να επανασυγχρονιστούν µε τον σταθµό βάσης. Στο πεδίο της συχνότητας, το OFDMΑ σύµβολο αποτελείται από υπο-φέροντα (subcarriers), o αριθµός των οποίων καθορίζει το µέγεθος του FFT που χρησιµοποιείται. Οι τύποι των subcarriers (Data, Pilot, Νull και DC) χρησιµοποιούνται και εδώ. Η δοµή του πλαισίου είναι ίδια µε του OFDM. Σχήµα 4.14: Περιγραφή OFDMA στο πεδίο της συχνότητας 66

67 Πίνακας 4.5: Παράµετροι της κλιµακωτής SOFDMA Σηµειώνεται ότι η πρώτη έκδοση (Release 1) της οµάδας εργασίας του WiMAX Forum αναπτύσσει το προφίλ συστηµάτων µε εύρος ζώνης στα 5 και 10MHz Δοµή πλαισίων PMP Όταν τίθεται σε λειτουργία ένα σύστηµα TDD το πλαίσιο δηµιουργείται από τις εκποµπές του σταθµού βάσης και του συνδροµητικού σταθµού. Κάθε πλαίσιο στην εκποµπή κάτω ζεύξης ξεκινά µε ένα πρόθεµα (preamble) και ακολουθείται από την περίοδο DL εκποµπής και την περίοδο UL εκποµπής. Τα κενά TTG και RTG πρέπει να εισάγονται µεταξύ άνω και κάτω ζεύξης και στο τέλος του πλαισίου, αντίστοιχα, για να επιτρέψουν τον σταθµό βάσης να αντιστρέψει την λειτουργία του και να αποφεύγονται οι συγκρούσεις. 67

68 Σχήµα 4.15: Δοµή πλαισίου OFDMA για εφαρµογή TDD Για να εξασφαλιστεί η οµαλή λειτουργία του συστήµατος, σε ένα πλαίσιο περιλαµβάνονται οι εξής πληροφορίες ελέγχου: Preamble (Προοίµιο): Χρησιµοποιείται για τον συγχρονισµό και αποτελεί το πρώτο σύµβολο του πλαισίου. FCH - Frame Control Head: Ακολουθεί το preamble και περιέχει πληροφορίες για τη διαµόρφωση του πλαισίου, όπως το µήκος των µηνυµάτων του πρωτοκόλλου MAC το σχήµα κωδικοποίησης και τα χρησιµοποιήσιµα sub-channels. DL-MAP και UL-MAP : Περιέχει πληροφορίες κατανοµής των υπο- καναλιών και άλλες πληροφορίες ελέγχου για τα υπο-πλαίσια της κάτω και της άνω ζεύξης αντίστοιχα. UL Ranging: Χρησιµοποιείται από τα κινητά τερµατικά για να διεξάγουν προσαρµογές χρόνου, συχνότητας και ισχύος καθώς και αιτήσεις εύρους ζώνης. UL CQICH (Channel Quality Indicator sub-channel): Χρησιµοποιείται από 68

69 τα κινητά τερµατικά για να παρέχει πληροφορίες για την κατάσταση του καναλιού. UL ACK: Χρησιµοποιείται από τα κινητά τερµατικά για να παρέχει αναγνώριση HARQ (Hybrib Automatic Repeat request) Η δοµή των πλαισίων αλλάζουν σε περιπτώσεις όπως η χρήση προσαρµοστικών κεραιών. Η κατανοµή των υπο-καναλιών στην κάτω ζεύξη µπορεί να γίνει είτε µε µερική χρήση (Partial Usage of Subchannels - PUSC), όπου µέρος των υποκαναλιών ανατίθενται στον ποµπό, είτε µε πλήρη χρήση (Full Usage of the Subchannels - FUSC), όπου το σύνολο των υπο-καναλιών ανατίθενται για χρήση στον ποµπό. 4.7 Συστήματα Πολλαπλών Κεραιών Όπως είδαμε παραπάνω, η τεχνική OFDM βοηθάει πολύ στην εξοικονόμηση φάσματος. Οι απαιτήσεις όμως είναι μεγαλύτερες και ιδιαίτερα στην περίπτωση του προτύπου IEEE e, που αναφέρεται σε κινητά συστήματα WiMAX. Γι αυτό το λόγο έχουν αναπτυχθεί και θα χρησιμοποιηθούν καινούριες τεχνολογίες κεραιών οι οποίες θα συμβάλλουν στην αποδοτικότερη εξυπηρέτηση των κινητών χρηστών και ταυτόχρονα στην αύξηση της χωρητικότητας του δικτύου ΑΑS (Advanced Antenna Systems) Οι νέου τύπου κεραίες ονομάζονται «προσαρμοστικές κεραίες ή κεραιοσυστήματα» (Αdaptive Αntenna Systems) και βασικό χαρακτηριστικό τους είναι ότι οδηγούν σε διαχωρισμό των σημάτων και στο πεδίο του χώρου, γεγονός που μπορεί να κάνει δυνατή τη λήψη σημάτων που χρησιμοποιούν το ίδιο φάσμα, την ίδια χρονική στιγμή, με αμελητέα παρεμβολή μεταξύ τους. Μια πρώτη μέθοδος για να πραγματοποιήσουμε το χωρικό διαχωρισμό, είναι κεραίες που παράγουν έναν αριθμό από σταθερούς λοβούς ακτινοβολίας και με βάση διαφορετικούς αλγόριθμους επιλογής λοβού επιλέγουμε κάθε φορά το λοβό ακτινοβολίας που βελτιστοποιεί το σήμα του εκάστοτε χρήστη. Η τεχνική αυτή «μεταγωγής λοβών» (switched beams) αποτελεί μια σχετικά απλή μέθοδο υλοποίησης συστήματος έξυπνων κεραιών. Άλλες τεχνικές έξυπνων κεραιών βασίζονται σε προσαρμοστικές μεθόδους (adaptive solutions) και αποτελούν πιο προηγμένες τεχνικές υλοποίησης. Στην πραγματικότητα δεν είναι έξυπνες οι κεραίες αλλά τα συστήματα κεραιών. Συνήθως τα συστήματα αυτά εγκαθίστανται στο σταθμό βάσης, κυρίως λόγω όγκου. Βέβαια, τα τελευταία χρόνια, 69

70 γίνονται σημαντικές προσπάθειες για χρήση των έξυπνων κεραιών και σε τερματικά, κινητά ή μη. Βασικό χαρακτηριστικό της λειτουργίας τους είναι ότι συνδυάζουν την απλή διάταξη κεραίας με τη διαδικασία ψηφιακής επεξεργασίας σήματος καθώς και της προσαρμοζόμενης και με μεγάλη ευαισθησία ικανότητας εκπομπής και λήψης. Με απλά λόγια, ένα σύστημα έξυπνης κεραίας μπορεί αυτόματα να αλλάξει την κατευθυντικότητα του διαγράμματος ακτινοβολίας της κεραίας του, προκειμένου να βελτιώσει το εκπεμπόμενο ή το λαμβανόμενο σήμα. Αποτελούν, επομένως, είδος στοιχειοκεραίας με έναν συγκεκριμένο αριθμό στοιχείων, συνήθως από 4 με 12, που κατανέμονται στο χώρο με τρόπο γραμμικό,κυκλικό ή πολικό. Ο συνδυασμός των διαγραμμάτων ακτινοβολίας των επιμέρους κεραιών δημιουργούν αυτό της έξυπνης κεραίας που μπορεί να επεξεργαστεί στη συνέχεια με πολύπλοκους αλγόριθμους και να πάρουμε το επιθυμητό διάγραμμα. Σχήμα 4.16: Μετάδοση χωρίς beamforming Σε αυτόν τον τρόπο υλοποίησης είναι απαραίτητη η γνώση του καναλιού τόσο στο δέκτη όσο και στον πομπό. Άρα είναι απαραίτητη η ύπαρξη ενός καναλιού ανάδρασης από το δέκτη στο πομπό. Η μέθοδος αυτή προσφέρει και diversity αλλά και επιπλέον κέρδος κεραίας. Το διάνυσμα των σημάτων στον πομπό και στο δέκτη πολλαπλασιάζεται με τα αντίστοιχα διανύσματα βάρους, τα οποία εξάγονται από τον πίνακα Η που περιγράφει το κανάλι. Η μέθοδος αυτή οδηγεί σε υψηλές τιμές σηματοθορυβικού λόγου στο δέκτη, αλλά σχετικά μειωμένη χωρητικότητα. Αυτή η τεχνική επίσης ονομάζεται και beamforming. 70

71 Μια έξυπνη κεραία αποτελείται από διάφορα στοιχεία, τα οποία συνδυάζονται μέσω ενός συστήματος ελέγχου ώστε να παράγουν κάθε φορά το επιθυμητό διάγραμμα ακτινοβολίας. Οι έξυπνες κεραίες γενικά, όπως αναφέραμε και παραπάνω, μπορούν να χωριστούν σε τρεις βασικές κατηγορίες: 1. Κεραίες μεταγωγής λοβών (switched beam antennas) 2. Κεραίες με στροφή φάσης (phased array) 3. Κεραίες με προσαρμοζόμενο διάγραμμα ακτινοβολίας (adaptive array) Σχήμα 4.17: Μετάδοση με χρήση της τεχνικής beamforming MIMO (Multiple Input Multiple Output) Σε μια ασύρματη ζεύξη, η χρήση περισσότερων της μιας κεραιών στον πομπό και στον δέκτη προσφέρει την δυνατότητα εκμετάλλευσης της διάστασης του χώρου για τη βελτίωση της επίδοσης αυτής. Τα συστήματα ΜΙΜΟ χρησιμοποιούν την ταυτόχρονη επεξεργασία του σήματος στο πεδίο του χώρου και του χρόνου (space time processing). 71

72 Ένα ασύρματο σύστημα ΜΙΜΟ ορίζεται ως εξής : Σε ένα τυχαίο ασύρματο σύστημα, θεωρούμε μία ζεύξη, στην οποία ο πομπός και ο δέκτης είναι εφοδιασμένοι με πολλαπλές κεραίες. Η βασική θεώρηση είναι ότι τα σήματα συνδυάζονται στις κεραίες του πομπού στο ένα άκρο και στις κεραίες του δέκτη στο άλλο, κατά κατάλληλο τρόπο ώστε η ποιότητα (bit error rate) ή ο ρυθμός μετάδοσης των δεδομένων (bits/sec) στην ζεύξη να βελτιωθούν σημαντικά. Τα συστήματα ΜΙΜΟ χρησιμοποιούν την ταυτόχρονη επεξεργασία του σήματος στο πεδίο του χώρου και του χρόνου (space time processing). Μείζονος σημασίας στα ΜΙΜΟ συστήματα αποτελεί η κατάλληλη επιλογή των διεργασιών (αλγόριθμοι κωδικοποίησης, διαμόρφωσης και ανάθεσης) που προηγούνται της εκπομπής και έπονται της λήψης, ώστε η απόδοση της ασύρματης ζεύξης να είναι βέλτιστη. Σχήμα 4.18: Συνδυασμοί κεραιών στα και e-2005 Οι πιο βασικές τεχνικές MIMO που χρησιμοποιούνται στο WiMAX είναι : Spatial multiplexing Η χωρική πολυπλεξία μεταφράζεται κυρίως σε αύξηση του ρυθμού εκπομπής. Απλοποιώντας τη διαδικασία μπορούμε να πούμε ότι η λογική που ακολουθεί η χωρική πολυπλεξία είναι να διασπά την προς μετάδοση ροή συμβόλων σε χαμηλότερου ρυθμού υπορροές. Αυτό γίνεται διότι κάθε στοιχείο της στοιχειοκεραίας μπορεί να λειτουργεί μέχρι ένα μέγιστο ρυθμό μετάδοσης (μέγιστο 72

73 εύρος ζώνης). Οι προκύπτουσες υπορροές επεξεργάζονται κατάλληλα και μεταδίδονται ταυτόχρονα από τα στοιχεία της στοιχειοκεραίας. Με τον τρόπο αυτό ο τελικός ρυθμός μετάδοσης που επιτυγχάνεται είναι ανάλογος με τα ζεύγη των στοιχείων των στοιχειοκεραιών σε πομπό και δέκτη. Το αρχικό διάνυσμα αποστολής μπορεί να ληφθεί από το δέκτη με διάφορες μεθόδους. Μια μέθοδος είναι το zero-forcing (ZF) equalization κατά την οποία το λαμβανόμενο διάνυσμα από το δέκτη πολλαπλασιάζεται με τον ψευδοαντίστροφο του πίνακα του καναλιού Η. Η μέθοδος αυτή έχει το μειονέκτημα ότι ενισχύει το θόρυβο με αποτέλεσμα να δυσχεραίνεται η ανίχνευση του σήματος. Ωστόσο υπάρχουν και πιο αποτελεσματικές λύσεις όπως ο αλγόριθμος ελαχιστοποίησης του μέσου τετραγωνικού σφάλματος. Αυτός ο τρόπος υλοποίησης δεν απαιτεί τη γνώση του καναλιού από τον πομπό. Space-Time Coding Αυτός ο τρόπος υλοποίησης ενέχει μια χωροχρονική συσχέτιση των σημάτων που μεταδίδονται από τα στοιχεία της στοιχειοκεραίας του πομπού. Διαθέτει πολύ καλή συμπεριφορά απέναντι στα λάθη, αλλά δεν είναι τόσο αποδοτικός τρόπος όσον αφορά την χωρητικότητα. Τέλος, δεν απαιτείται ο πομπός να γνωρίζει το κανάλι. Κατά τη σχεδίαση ενός συστήματος ΜΙΜΟ στοχεύουμε στην ικανοποίηση συγκεκριμένων κριτηρίων, που θα καταστήσουν αποδοτική και χρηστική την ασύρματη ζεύξη. Τα κριτήρια αυτά είναι : o Η βελτιστοποίηση του ρυθμού μετάδοσης (bit rate) o Η αύξηση της αξιοπιστίας (εκφράζεται με τον ρυθμό λαθών - bit error rate) και o Η μειωμένη πολυπλοκότητα υλοποίησης του συστήματος Ο ρυθμός μετάδοσης μπορεί να εκφραστεί ως το μέγεθος της φασματικής απόδοσης (spectral efficiency) του συστήματος, που ορίζεται ως ο ρυθμός bits ανά μονάδα εύρους ζώνης (bps/hz). Ο Shannon καθόρισε πρώτος τον μέγιστο δυνατό ρυθμό μετάδοσης μιας ζεύξης παρουσία λευκού θορύβου. Για την εκτίμηση της επίδοσης ενός συστήματος χρησιμοποιείται συχνά η χωρητικότητα Shannon (Shannon capacity). Η αξιοπιστία μιας ζεύξης έρχεται συχνά σε σύγκρουση με τον μεγάλο ρυθμό μετάδοσης. Λόγω του ότι τα ασύρματα συστήματα είναι κατά κανόνα χρονομεταβλητά, είναι απαραίτητο να σχεδιάζονται με στόχο την ελαχιστοποίηση του μέσου ρυθμού λαθών. Η πολυπλοκότητα του συστήματος, είναι επιθυμητό να είναι όσο το δυνατό χαμηλότερη καθώς υπάρχει περιορισμένη διαθέσιμη ισχύς σε κάθε άκρο μιας ασύρματης ζεύξης. Αυξημένη πολυπλοκότητα συνεπάγεται μεγαλύτερη κατανάλωση ισχύος και η ανάγκη για περιορισμό της 73

74 πολυπλοκότητας γίνεται περισσότερο αντιληπτή στην περίπτωση των κινητών τερματικών, που λειτουργούν με μπαταρίες. Εύκολα κανείς κατανοεί ότι στην πλειονότητα των περιπτώσεων ασύρματων υλοποιήσεων, τα παραπάνω τρία κριτήρια, έρχονται σε σύγκρουση μεταξύ τους και δεν είναι δυνατόν να ικανοποιηθούν ταυτόχρονα κατά βέλτιστο τρόπο. Σχήμα 4.19: Τεχνικές Spatial Multiplexing και Space Time Coding 74

75 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Το Επίπεδο Πρόσβασης Μέσου (MAC) 75

76 5.1 Εισαγωγή στο επίπεδο MAC ( και e-2005) To Στρώμα Ζεύξης Δεδομένων (Data Link Layer) στο WiMAX αποτελείται από 2 επίπεδα, το Επίπεδο Ελέγχου Λογικών Ζεύξεων (LLC) που είναι κοινός σε όλα τα πρωτόκολλα 802.x του IEEE και το Επίπεδο Πρόσβασης Μέσου (MAC). Bασικός ρόλος του επίπεδου πρόσβασης μέσου είναι είναι η διασύνδεση των υψηλότερων επιπέδων μεταφοράς και του φυσικού επιπέδου, διασφαλίζοντας τον έλεγχο και την πολύπλεξη πολλαπλών συνδέσεων μέσω του ίδιου υλικού μέσου. Ειδικά στο WiMAX το επίπεδο πρόσβασης είναι επιφορτισμένο με την παροχή ευρείου φάσματος Ποιότητας Υπηρεσιών (QoS). Το MAC πρωτόκολλο σχεδιάστηκε ώστε να καλύπτει συνδέσεις ενός σημείου με πολλά (Point-to-Multipoint), γεγονός το οποίο δεν αποκλείει την χρήση του για σημείο προς σημείο συνδέσεις (Point-to-Point). Σχήμα 5.1: Η στοίβα πρωτοκόλλων του WiMAX και η σύγκριση με το μοντέλο OSI Το MAC επίπεδο του WiMAX kαλύπτει την ανάγκη για πολύ υψηλές ταχύτητες τόσο από, όσο και προς τους συνδρομητές. Οι αλγόριθμοι πρόσβασης και κατανομής του εύρους ζώνης είναι προσαρμοσμένοι έτσι ώστε να εξυπηρετούνται εκατοντάδες τερματικά ανά κανάλι και τερματικά τα οποία μπορεί να διαμοιράζονται από πολλαπλούς τελικούς χρήστες. Οι υπηρεσίες που απαιτούνται από τους τελικούς χρήστες μπορεί διαφέρουν στη μορφή τους και να περιλαμβάνουν δεδομένα και φωνή σε διαμόρφωση TDM, συνδέσεις ΙΡ και πακέτα VoIP. Για να μπορεί να υποστηριχθεί όλη αυτή η ποικιλία υπηρεσιών, το MAC, θα πρέπει να προσαρμόζεται σε συνεχείς και εκρηκτικούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Επιπλέον, στις υπηρεσίες θα πρέπει να κατοχυρώνεται και η αντίστοιχη κατηγορία QoS, ανάλογα με το είδος της 76

77 κίνησης. Επί προσθέτως, το MAC επίπεδο του προσφέρει ένα μεγάλο εύρος τύπου υπηρεσιών, αντίστοιχες με αυτές της κλασσικής ΑΤΜ, καθώς επίσης και νεότερες, όπως ο Εγγυημένος Ρυθμός Πλαισίου (Guaranteed Frame Rate). Πίνακας 5.1: Λειτουργίες που υποστηρίζει το επίπεδο MAC του WiMAX Διαχείρηση PDU Διαχωρισμός ή σύνδεση των μονάδων δεδομένων υπηρεσιών (SDU) που λαμβάνονται από υψηλότερα επίπεδα σε μονάδες δεδομένων πρωτοκόλλου MAC (PDU), το βασικό δομικό μπλοκ του ωφέλιμου φορτίου του επιπέδου MAC. Επιλογή Προφίλ Επιλογή του κατάλληλου προφίλ εκπομπής και του επιπέδου ισχύος που θα χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση των MAC PDU ARQ Αναμετάδοση των MAC PDU που ελήφθησαν εσφαλμένα από το δέκτη, όταν χρησιμοποιείται η λειτουργία ARQ (αυτοματοποιημένη αίτηση επανάληψης). QoS Scheduling Φορητότητα Ασφάλεια Διαχείρηση Ισχύος Παροχή ελέγχου QoS και χειρισμού προτεραιότητας των MAC PDU που ανήκουν σε διαφορετικούς φορείς δεδομένων και σηματοδοσίας Χρονοπρογραμματισμός των MAC PDU σε φυσικούς πόρους Παροχή υποστήριξης στα υψηλότερα επίπεδα για διαχείρηση κινητικότητας (mobility) Παροχή ασφάλειας και διαχείρησης κλειδιών Παροχή ασφάλειας και διαχείρησης κλειδιών Το MAC επίπεδο αποτελείται από τρία υποεπίπεδα. Το πρώτο και υψηλότερο είναι το Υπόστρωμα Σύγκλισης Συγκεκριμένης Υπηρεσίας (MAC Service Specific Convergence Sublayer), ακολουθεί το Υποεπίπεδο Κοινού Τμήματος (MAC Common Part Sublayer) και το Υποεπίπεδο Ασφαλείας (Security Sublayer). 5.2 Υποεπίπεδο Σύγκλισης Συγκεκριμένης Υπηρεσίας (CS) Το Υποεπίπεδο Σύγκλισης (CS) οποίο χωρίζεται σε δύο υποστρώματα ειδικών υπηρεσιών σύγκλισης για την αντιστοίχιση υπηρεσιών προς και από τις συνδέσεις του MAC του WiMAX: 77

78 ΑΤΜ convergence sub layer - Το υπόστρωμα σύγκλισης ATM είναι για υπηρεσίες ΑΤΜ Packet convergence sub layer - Το υπόστρωμα σύγκλισης πακέτων, ορίζεται για την αντιστοίχιση υπηρεσιών πακέτου όπως Internet Protocol version 4 ή 6 (IPv4, IPv6), Ethernet, και VLAN (Virtual Local Area Network). Σχήμα 5.2: Διάφορες κατηγορίες πλαισίων MAC PDU Το CS, που είναι η διεπαφή μεταξύ του MAC επιπέδου και του επιπέδου 3 του δικτύου, λαμβάνει πακέτα δεδομένων από το ανώτερο επίπεδο. Αυτά τα πακέτα είναι τα MAC SDU. To CS που τα λαμβάνει είναι υπεύθυνο για να εκπληρώνει όλες εκείνες τις διεργασίες που είναι εξαρτώμενες από τα ανώτερα επίπεδα, όπως συμπίεση επικεφαλίδας (header compression) και απεικόνιση διευθύνσεων (address mapping). Το CS είναι ουσιαστικά το υποεπίπεδο προσαρμογής των ανωτέρων πρωτοκόλλων στο MAC πρωτόκολλο του Εκτός από την συμπίεση επικεφαλίδας, το CS είναι υπεύθυνο για την αντιστοίχηση των διευθύνσεων των ανωτέρων επιπέδων των SDUs, όπως οι IP διευθύνσεις, με την ταυτότητα των MAC και PHΥ συνδέσεων, οι οποίες χρησιμεύουν στη μετάδοσή του. Αυτή η λειτουργία είναι χρήσιμη, γιατί στα επίπεδα MAC και PHΥ δεν υπάρχει ορατότητα των διευθύνσεων υψηλών επιπέδων. Το WiMAX MAC επίπεδο είναι προσανατολισμένο στη σύνδεση (connection oriented) και αναγνωρίζει μια λογική σύνδεση μεταξύ του BS και του MS, μέσω ενός μονοκατευθυντικού αναγνωριστή σύνδεσης (Unidirectional Connection Identifier - CID). Για τις συνδέσεις UL και DL, οι CIDs είναι διαφορετικοί. Το CID μπορεί να θεωρηθεί ως μια προσωρινή και δυναμική διεύθυνση του επιπέδου 2. Οι 78

79 διευθύνσεις ανατίθενται από το BS, ώστε αυτός να αναγνωρίζει μια σύνδεση μονής κατεύθυνσης μεταξύ των ομότιμων MAC/PHY οντοτήτων των δυο συσκευών που θέλουν να επικοινωνήσουν. Επίσης, χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων και τον έλεγχο κίνησης (control plane traffic). Πίνακας 5.2: Διάφορα υποεπίπεδα σύγκλισης MAC στο WiMAX Με σκοπό την απεικόνιση των διευθύνσεων ανώτερου επιπέδου στο CID, το CS πρέπει να μπορεί να ανιχνεύσει την αντιστοίχηση μεταξύ της διεύθυνσης προορισμού και του αντίστοιχου CID. Είναι πολύ πιθανό, SDUs που ανήκουν σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση προορισμού να μεταφερθούν σε διαφορετικές συνδέσεις, ανάλογα με τις QoS απαιτήσεις τους. Σε αυτή την περίπτωση το CS καθορίζει το κατάλληλο CID, η επιλογή του οποίου δεν βασίζεται μόνο στη διεύθυνση προορισμού αλλά και σε διάφορους άλλους παράγοντες, όπως η ροή υπηρεσίας (service flow ID-SFID) και η διεύθυνση πηγής. Tο πρωτόκολλο καθορίζει το CS για ATM (ασύγχρονος τρόπος μεταφοράς) υπηρεσίες και υπηρεσίες πακέτου. Ωστόσο, το WiMAX Forum έχει αποφασίσει να υλοποιήσει μόνο IP και Ethernet (802.3) CS. Ν αναφέρουμε ότι έχουν δεσμευτεί και κάποιες τιμές-κωδικοί για μελλοντικά πρωτόκολλα, που μπορεί να δημιουργηθούν ή να χρησιμοποιηθούν σε ανώτερο επίπεδο. 79

80 5.2.1 Κεφαλίδα (Header) MAC PDU Κάθε PDU αρχίζει µε µία επικεφαλίδα σταθερού µήκους (header), η οποία µπορεί να ακολουθείται από το ωφέλιµο φορτίο (payload). Το ωφέλιµο φορτίο περιέχει πληροφορία µεταβλητού µήκους οπότε το MAC PDU µπορεί να αποτελείται από µεταβλητό αριθµό bytes. Αυτό επιτρέπει στο MAC να εξυπηρετεί διάφορους τύπους κίνησης δεδοµένων ανωτέρου στρώµατος, χωρίς να έχει γνώση της µορφής ή του σχηµατισµού των bits αυτών των µηνυµάτων (διαδικασία tunneling). Ένα MAC PDU µπορεί να περιλαµβάνει CRC, η χρήση του οποίου είναι υποχρεωτική για SCa, OFDM και OFDMA PHY στρώµατα. Σχήμα 5.3: Μορφή κεφαλίδας (header) MAC PDU Για την κάτω ζεύξη ορίζεται ένας τύπος επικεφαλίδας, η γενική µορφή DL MAC επικεφαλίδας, µε την οποία ξεκινά κάθε MAC PDU που περιέχει είτε µηνύµατα διαχείρισης MAC είτε δεδοµένα του υποστρώµατος σύγκλισης (CS). Για την άνω ζεύξη ορίζονται δύο τύποι επικεφαλίδων. Ο πρώτος τύπος είναι ο γενικός τύπος επικεφαλίδας µε την οποία ξεκινά κάθε MAC PDU που περιέχει είτε µηνύµατα διαχείρισης MAC είτε δεδοµένα του CS. Ο δεύτερος τύπος είναι ο τύπος χωρίς ωφέλιµο φορτίο. Ο διαχωρισµός των δυο τύπων UL MAC PDU γίνεται από το πεδίο Header Type (HT) µήκους ενός bit, στην αρχή της επικεφαλίδας MAC. Η επικεφαλίδα γενικού τύπου περιλαµβάνει πεδία που αφορούν διάφορες παράμετρους, όπως τύπος ωφέλιμου φορτίου, είδος κρυπτογράφησης, είδη υποκεφαλίδων, έλεγχος CRC, μήκος κεφαλίδας κλπ. 80

81 Όνοµα πεδίου Μήκος (bits) Πίνακας 5.3: Πεδία κεφαλίδας MAC Περιγραφή HT 1 Header Type: τιµή 0 δηλώνει γενικό τύπο επικεφαλίδας, τιµή 1 επικεφαλίδα χωρίς ωφέλιµο φορτίο EC 1 Encryption Control: τιµή 0 δηλώνει ότι το ωφέλιµο φορτίο δεν είναι κρυπτογραφηµένο, ενώ για 1 είναι. Για MAC PDU χωρίς ωφέλιµο φορτίο δηλώνει τύπο Ι ή ΙΙ Type 6 Υποδεικνύει τις υπο-επικεφαλίδες και ειδικούς τύπους ωφέλιµου φορτίου ESF 1 Extended Subheader Field: 1 υπάρχει εκτενής υποεπικεφαλίδα CI 1 CRC Indicator: για τιµή 1 υπάρχει έλεγχος CRC, για 0 δεν υπάρχει EKS 1 LEN 11 Encryption Key Sequence: είναι ο δείκτης του κλειδιού TEK που χρησιµοποιείται στην κρυπτογράφηση Length: δηλώνεται το µήκος της MAC PDU µαζί µε την επικεφαλίδα και το CRC CID 16 Connection IDentifier: προσδιορίζει το είδος της σύνδεσης HCS 8 Header Check Sequence: διορθώνει τυχόν λάθη στην επικεφαλίδα Ωφέλιμο φορτίο (payload) MAC PDU Το ωφέλιµο φορτίο µπορεί να ξεκινάει από µια ή περισσότερες υπο-επικεφαλίδες (subheader). Το πεδίο Type µεγέθους 6 bits από την επικεφαλίδα έχει υποδηλώσει από πριν την ύπαρξη ή όχι αυτών. Υπάρχουν πέντε τύποι υπο-επικεφαλίδων: 1. Mesh, 2. Fragmentation, 3. Packing, 4. Fast Feedback Allocation 5. Grant Management. Σχήμα 5.4: Δείγμα δομής πλαισίου TDD στο οποίο ξεχωρίζουν τα MPDU payload και header Το υπόλοιπο ωφέλιµο φορτίο µπορεί να µεταφέρει µια µεµονωµένη SDU (Service Data Unit), τεµάχια από SDU, σύνολο από SDUs και σύνολο τεµαχίων από SDU. Αυτά εξαρτώνται από τι έχει συµφωνηθεί από πριν όσο αφορά την τεµαχιοποίηση και την οµαδοποίηση. 81

82 5.2.3 Πακετοποίηση και Κατάτμηση MAC SDU To επωφελείται από την ενσωμάτωση των διαδικασιών πακετοποίησης και κατάτμησης (Packing and Fragmentation) με τη διαδικασία κατανομής εύρους ζώνης με σκοπό τη μεγιστοποίηση της ευελιξίας, της αποδοτικότητας και την δραστικότητα αυτών των δύο. Η κατάτμηση (fragmentation) είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα MAC SDU διαιρείται σε ένα ή περισσότερα κομμάτια MAC SDU. Η πακετοποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία πολλαπλές MAC SDU πακετάρονται σε ένα μονό MAC PDU ωφέλιμο φορτίο. Τις δύο διαδικασίες μπορεί να αρχικοποιήσει είτε ένας σταθμός βάσης για μια DL (Downlink) σύνδεση, είτε ένας σταθμός συνδρομητή για μια UL (Uplink) σύνδεση. Το WiMAX επιτρέπει ταυτόχρονη κατάτμηση και πακετοποίηση για αποδοτική χρήση του εύρους ζώνης. Σχήμα 5.5: Πακετοποίηση και Κατάτμηση των SDU στο MAC PDU 5.3 Υποεπίπεδο Κοινού Μέρους (CP) Το Υποεπίπεδο Κοινού Μέρους (CP), είναι υπεύθυνο για λειτουργίες, όπως η πακετοποίηση, η κατάτμηση των δεδομένων, οι αιτήσεις αναμετάδοσης και η Ποιότητα Υπηρεσίας (QoS). Επίσης, όπως έχουμε πει το MAC είναι προσανατολισμένο στη σύνδεση. Οπότε, όλες οι υπηρεσίες, συμπεριλαμβανομένων και των υπηρεσιών που εγγενώς δεν στηρίζονται στη σύνδεση (connectionless), αντιστοιχούνται σε μια σύνδεση. Όλες οι συνδέσεις αναφέρονται με αναγνωριστικά σύνδεσης (connection identifier) μήκους 16bits. Ακόμη, κάθε τερματικός σταθμός έχει μία τυπική MAC διεύθυνση μήκους 48bits, η οποία 82

83 χρησιμοποιείται κυρίως ως αναγνωριστικό του εγκατεστημένου εξοπλισμού, καθώς οι πρωταρχικές σε χρήση διευθύνσεις κατά την λειτουργία είναι τα αναγνωριστικά σύνδεσης. Σχήμα 5.6: Πλαίσιο μετάδοσης MAC για uplink και downlink Κατά την είσοδο ενός τερματικού σταθμού στο δίκτυο, εγκαθίστανται τρεις συνδέσεις διαχείρισης, προς κάθε κατεύθυνση. Οι τελευταίες αντικατοπτρίζουν τα τρία διαφορετικά επίπεδα ποιότητας υπηρεσίας (QoS) που χρησιμοποιούνται στα διαφορετικά επίπεδα διαχείρισης. Αναλυτικότερα, η πρώτη βασική σύνδεση χρησιμοποιείται για μεταδόσεις μηνυμάτων του MAC επιπέδου, μικρών σε διάρκεια αλλά κρίσιμων σε σχέση με την καθυστέρηση στο χρόνο, καθώς επίσης και μηνύματα ελέγχου σχετιζόμενα με την ασύρματη διασύνδεση (RLC). Εν συνεχεία, ακολουθεί η πρωτεύουσα σύνδεση διαχείρισης που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά μεγαλύτερων σε μέγεθος και ανεκτικών στην χρονική καθυστέρηση μηνυμάτων, όπως μηνύματα αυθεντικοποίησης και εγκατάστασης σύνδεσης. Ακολούθως, η δευτερεύουσα σύνδεση διαχείρισης χρησιμοποιείται για τη μεταφορά γενικότερα τυποποιημένων μηνυμάτων διαχείρισης, όπως SNMP, DHCP και TFTP. Το MAC δεσμεύει επιπλέον συνδέσεις για άλλους σκοπούς. Μια σύνδεση δεσμεύεται για αρχική πρόσβαση βάσει συναγωνισμών. Μια άλλη δεσμεύεται για εκπομπή σε όλους τους σταθμούς στο DL καθώς και για τη σηματοδότηση εκπομπής σταθμοσκόπησης βάσει συναγωνισμού των ευρυζωνικών αναγκών των σταθμών των συνδρομητών. Επιπλέον συνδέσεις δεσμεύονται για πολυεκπομπή σταθμοσκόπησης βάσει συναγωνισμών (contention-based multicast polling). Οι σταθμοί των συνδρομητών μπορεί να διαταχθούν να προσχωρήσουν σε ομάδες πολυεκπομπής σταθμοσκόπησης (multicast) που συσχετίζονται με αυτές τις συνδέσεις πολυεκπομπής σταθμοσκόπησης. 5.4 Υποεπίπεδο Ασφάλειας Tο τρίτο υποεπίπεδο του MAC είναι το Υπόστρωμα Ιδιωτικότητας (MAC Privacy Sublayer), το οποίο ευθύνεται για την ανταλλαγή κλειδιών ασφαλείας, την αυθεντικοποίηση και την 83

84 κρυπτογράφηση των MPDU s. Η ασφάλεια παρέχει ιδιωτικότητα στους συνδρομητές κατά τη χρήση του ασύρματου ευρυζωνικού δικτύου, και αυτό επιτυγχάνεται με την κρυπτογράφηση συνδέσεων μεταξύ συνδρομητικών σταθμών και σταθμού βάσης. Επιπλέον, η ασφάλεια εξασφαλίζει στους παρόχους ισχυρή προστασία από την κλοπή υπηρεσιών. Ο σταθμός βάσης προστατεύεται από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση στις υπηρεσίες μεταφοράς δεδομένων εφαρμόζοντας κρυπτογράφηση των συνδεδεμένων ροών υπηρεσιών κατά μήκος του δικτύου. Η ιδιωτικότητα υιοθετεί ένα πρωτόκολλο διαχείρισης κλειδιού για client/server με το οποίο ο server, δηλαδή ο σταθμός βάσης ελέγχει τη διανομή των κλειδιών στους clients - συνδρομητές. Επιπλέον, οι βασικοί μηχανισμοί ιδιωτικότητας ενδυναμώνονται με την προσθήκη ψηφιακής πιστοποίησης συνδρομητικού σταθμού. Αν κατά τη διάρκεια των διαπραγματεύσεων o συνδρομητικός σταθμός διευκρινίσει ότι δε διαθέτει ασφάλεια βασισμένη στο ΙΕΕΕ , τότε τα βήματα της εξουσιοδότησης και της ανταλλαγής κλειδιών, παραλείπονται. Ο σταθμός βάσης, εφόσον έχει προβλεφθεί τέτοια περίπτωση, θα θεωρήσει τον συνδρομητικό σταθμό ως πιστοποιημένο, αλλιώς ο συνδρομητικός σταθμός δεν θα εξυπηρετηθεί. Καμία κρυπτογράφηση δεδομένων ή ανταλλαγή κλειδιών δεν πραγματοποιείται. Σχήμα 5.7: Αρχιτεκτονική Υποστρώματος Ασφαλείας Την ασφαλή μετάδοση των δεδομένων στο WiMAX αναλαμβάνει ο αλγόριθμος κρυπτογράφησης DES (Data Encryption Standard), και συγκεκριμένα μια παραλλαγή του αλγορίθμου, ο Triple DES. Το DES αναπτύχθηκε το 1970 από το Αμερικανικό Εθνικό Γραφείο Προτύπων. Το DES ανήκει στην οικογένεια των συμμετρικών αλγόριθμων και κάνει χρήση κλειδιών με μήκος 56 bit. Με τη χρήση της μεθόδου Triple - DES, το μήνυμα κωδικοποιείται τρεις φορές, με τρία διαφορετικά κλειδιά, προστατεύοντας σε ικανοποιητικό βαθμό την ιδιωτικότητα του χρήστη Αρχιτεκτονική Υποστρώματος Ασφαλείας Η ιδιωτικότητα αποτελείται από δύο συστατικά πρωτόκολλα: Ένα πρωτόκολλο ενθυλάκωσης για την κρυπτογράφηση πακέτων δεδομένων κατά μήκος του BWA δικτύου. Το πρωτόκολλο αυτό ορίζει: 84

85 1. μια ομάδα από cryptographic suites πχ. ζευγάρια αλγορίθμων για κρυπτογράφηση δεδομένων και πιστοποίηση 2. κανόνες εφαρμογής των αλγορίθμων αυτών στο φορτίο των MAC PDU. Ένα Private Key Management (PKM) που παρέχει την ασφαλή διανομή των κλειδιών από το σταθμό βάσης (BS) στο συνδρομητή (SS). Μέσω του πρωτοκόλλου αυτού, ο σταθμός βάσης και οι συνδρομητικοι σταθμοι συγχρονίζουν αυτά τα δεδομένα Κρυπτογράφηση πακέτων δεδομένων Oι υπηρεσίες κρυπτογράφησης ορίζονται ως μία ομάδα ικανοτήτων που βρίσκονται μέσα στο MAC υπόστρωμα ασφαλείας. Η κρυπτογράφηση πάντα εφαρμόζεται στο MAC PDU φορτίο ενώ η γενική MAC επικεφαλίδα δεν κρυπτογραφείται. Όλα τα MAC μηνύματα διαχείρισης πρέπει να στέλνονται χωρίς κρυπτογράφηση ώστε να υφίστανται καταχώρηση, ταξινόμηση από το MAC. Εδώ διευκρινίζονται οι αλγόριθμοι κρυπτογράφησης και τα μεγέθη των κλειδιών που χρησιμοποιούνται από το ΡΚΜ πρωτόκολλο. Όλες οι εφαρμογές των σταθμών βάσης και των συνδρομητικών σταθμών χρησιμοποιούν μέθοδο Data Encryption Packet, TEK Encryption και Message Digest Calculation: Μέθοδοι κρυπτογράφησης δεδομένων: Αν ο αλγόριθμος κρυπτογράφησης δεδομένων στην κρυπτογραφική ακολουθία ισούται με 0x01, τα δεδομένα στις συνδέσεις που σχετίζονται με αυτό το SA (Security Association), πρέπει να χρησιμοποιήσουν τη διαμόρφωση CBC (Cypher Clock Chaining) του DES (Data Encryption Standard) αλγόριθμου για να κρυπτογραφήσουν το ωφέλιμο φορτίο των MAC PDU, ενώ αν ισούται με 0x02 τότε χρησιμοποιούν τη διαμόρφωση CCM του ΑΕS (Advanced Encryption Standard) Κρυπτογράφηση των TEK: Χρησιμοποιούνται τρεις μέθοδοι κρυπτογράφησης: 1. Encryption του TEK με 3-DES 2. Encryption του TEK με RSA 3. Encryption του TEK-128 με AES Υπολογισμός των συνοπτικών μηνυμάτων HMAC: Για τον υπολογισμό των μηνυμάτων χρησιμοποιεί το HMAC (Hand-based Message Authentication Code) με τον αλγόριθμο SHA-1. Το κλειδί πιστοποίησης downlink χρησιμοποιείται για να πιστοποιεί τα μηνύματα στην downlink κατεύθυνση και το uplink κλειδί για την uplink κατεύθυνση. Και στις δύο περιπτώσεις, τα κλειδιά πηγάζουν από το ΑΚ. 85

86 5.4.3 Διαχείρηση Ιδιωτικών Κλειδιών (ΡΚΜ) Ένας συνδρομητικός σταθμός χρησιμοποιεί το ΡΚΜ για να αποκτήσει εξουσιοδότηση και keying υλικό κίνησης από τον σταθμός βάσης, και για να υποστηρίζει περιοδική επαναεξουσιοδότηση και ανανέωση κλειδιών. Το ΡΚΜ χρησιμοποιεί το ψηφιακό πιστοποιητικό Χ.509, τον RSA αλγόριθμο δημόσιου κλειδιού και ισχυρούς αλγόριθμους κρυπτογράφησης για την πραγματοποίηση των ανταλλαγών κλειδιών μεταξύ σταθμού βάσης και συνδρομητικού σταθμού. Το ΡΚΜ εμμένει σε ένα μοντέλο client/server όπου ο συνδρομητικός σταθμός, δηλ. ο ΡΚΜ πελάτης, αιτείται κλειδί και ο σταθμός βάσης, δηλ. ο ΡΚΜ server ανταποκρίνεται σε αυτές τις αιτήσεις, εξασφαλίζοντας ότι οι συνδρομητικοί σταθμοί θα λάβουν μόνο το keying υλικό για το οποίο έχουν εξουσιοδότηση Το ΡΚΜ πρωτόκολλο χρησιμοποιεί μηνύματα διαχείρισης MAC π.χ. ΡΚΜ-REQ και ΡΚΜ-RSP μηνύματα. Eπίσης, χρησιμοποιεί κρυπτογράφηση δημόσιου κλειδιού για να γνωστοποιήσει έναν κωδικό πιστοποίησης (π.χ. ένα ΑΚ Authentication Key) μεταξύ σταθμού βάσης και συνδρομητικών σταθμών. Ο κωδικός πιστοποίησης χρησιμοποιείται έπειτα για να εξασφαλίσει την ακόλουθη ΡΚΜ ανταλλαγή των ΤΕΚ (Traffic Encryption Keys). Σχήμα 5.8: Διαχείρηση ΑΚ μεταξύ BS και SS Αυτός ο μηχανισμός δύο βημάτων για τη διανομή των κλειδιών επιτρέπει την ανανέωση των ΤΕΚ χωρίς να υφίσταται διαδικασίες δημόσιου κλειδιού που είναι υπολογιστικά επίπονες. Ο σταθμός βάσης αυθεντικοποιεί έναν συνδρομητή κατά την αρχική εξουσιοδότηση. Κάθε συνδρομητής φέρει ένα μοναδικό ψηφιακό πιστοποιητικό Χ.509 που έχει εκδοθεί από τον 86

87 κατασκευαστή του συνδρομητικού σταθμού. Το ψηφιακό πιστοποιητικό περιλαμβάνει το δημόσιο κλειδί του συνδρομητικού σταθμού και MAC διεύθυνσή του. Όταν αιτείται ένα ΑΚ, ο συνδρομητικός σταθμός παρουσιάζει το ψηφιακό πιστοποιητικό του στον σταθμό βάσης. Ο σταθμός βάσης ελέγχει το πιστοποιητικό και μετά χρησιμοποιεί το έγκυρο δημόσιο κλειδί για να κρυπτογραφήσει ένα ΑΚ, το οποίο ο σταθμός βάσης στέλνει πίσω στον αιτούμενο συνδρομητικό σταθμό. Ο σταθμός βάσης συνδέει την ελεγμένη πλέον ταυτότητα του συνδρομητικού σταθμού με έναν επί πληρωμή συνδρομητή, και εν συνεχεία με τις υπηρεσίες για τις οποίες αυτός είναι εξουσιοδοτημένος. Με αυτή την ΑΚ ανταλλαγή, ο σταθμός βάσης εγκαθιστά μία πιστοποιημένη ταυτότητα για τον συνδρομητικό σταθμό και τις υπηρεσίες για τις οποίες αυτός έχει πρόσβαση. Εφόσον ο σταθμός βάσης πιστοποιεί τον συνδρομητικό σταθμό, μπορεί να προστατευθεί από έναν επιτιθέμενο που χρησιμοποιεί έναν συνδρομητικό σταθμό κλώνο, μεταμφιεσμένο σε νόμιμο συνδρομητικό σταθμό. Η χρήση του πιστοποιητικού Χ.509 εμποδίζει τον συνδρομητικό σταθμό κλώνο να περάσει ψεύτικα πιστοποιητικά στον σταθμός βάσης. Όλοι οι συνδρομητικοί σταθμοί πρέπει να έχουν εκ κατασκευής προεγκατεστημένα ζευγάρια RSA δημόσιων/ιδιωτικών κλειδιών ή να παρέχουν έναν εσωτερικό αλγόριθμο για την παραγωγή τέτοιων ζευγαριών με δυναμικό τρόπο. Αν ένας συνδρομητικός σταθμός χρησιμοποιεί τέτοιον αλγόριθμο, πρέπει να παράγει ένα ζευγάρι κλειδιών πριν από την αρχική ανταλλαγή ΑΚ. Όλοι οι συνδρομητικοί σταθμοί με προεγκατεστημένα ζευγάρια RSA κλειδιών πρέπει να έχουν επίσης προεγκατεστημένα πιστοποιητικά Χ.509. Όλοι οι συνδρομητικοί σταθμοί που χρησιμοποιούν εσωτερικό αλγόριθμο για την παραγωγή ζευγαριών κλειδιών πρέπει να υποστηρίζουν έναν μηχανισμό για την εγκατάσταση ενός εκδοθέντος από τον κατασκευαστή τους πιστοποιητικού Χ Ποιότητα Υπηρεσίας (QoS) Για να είναι δυνατή η εξασφάλιση ποιότητας υπηρεσίας(qos) στην περίπτωση ενός ασύρματου δικτύου, είναι σημαντικό να αξιοποιηθεί με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, τόσο το φυσικό επίπεδο, όσο και το επίπεδο σύνδεσης. Σημαντικές παράμετροι στον προσδιορισμό και εκτίμηση της ποιότητας υπηρεσίας είναι οι παρακάτω : Bandwidth (εύρος ζώνης) Latency (καθυστέρηση) Jitter (διακύμανση καθυστέρησης) Με βάση τα παραπάνω στο πρωτόκολλο και κατά την υλοποίηση ενός ασύρματου συστήματος τηλεπικοινωνιών Wimax, ο σταθμός βάσης (BS) είναι υπεύθυνος για την εξασφάλιση QoS στο φυσικό επίπεδο, καθώς επίσης και στο επίπεδο σύνδεσης. 87

88 Στο φυσικό στρώμα χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές όπως: προσαρμοστική διαμόρφωση (adaptive modulation), OFDM πολυπλεξία - μαζί με την τεχνική της υποκαναλοποίησης (subchannelization), δυνατότητα μετάδοσης TDD-FDD. Με βάση τις τεχνικές αυτές το σήμα γίνεται πιο ανθεκτικό και παράλληλα επιτυγχάνεται βέλτιστη αξιοποίηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης. Επί προσθέτως, στο επίπεδο σύνδεσης εξασφαλίστηκε η δυνατότητα εξυπηρέτησης, μέσω του επιπέδου MAC, των διαφορετικών ροών υπηρεσίας ως προς την εγγύηση ποιότητας. Η αρχιτεκτονική των δικτύων WiMAX είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε να υποστηρίζει διάφορους μηχανισμούς QoS. Παρέχει ευέλικτη υποστήριξη ταυτόχρονης χρήσης διαφορετικών IP υπηρεσιών. Η αρχιτεκτονική υποστηρίζει: Διαφοροποιημένα επίπεδα QoS ανά τερματικό/χρήστη και/ή ροή υπηρεσίας (service flow) Έλεγχο Αποδοχής (Admission Control) Διαχείριση εύρους ζώνης Εφαρμογή πολιτικών όπως αυτές μπορεί να ορίζονται από τους παρόχους στα SLAs (Service Level Agreements). Στις πολιτικές μπορεί να συμπεριλαμβάνεται ιδιαίτερη μεταχείριση ανά χρήστη ή ομάδα χρηστών ανάλογα με την τοποθεσία στην οποία βρίσκονται, τη συγκεκριμένη ώρα της μέρας κλπ. Επιπλέον, έχει γίνει εκτεταμένη χρήση προτυποποιημένων μηχανισμών της IETF για τη διαχείριση των διαφόρων πολιτικών ανάμεσα στους τηλεπικοινωνιακούς παρόχους. Σχήμα 5.9: Διαδικασία παροχής QoS μεταξύ ενός συνδρομητή και του σταθμού βάσης 88

89 5.5.1 Μηχανισμοί παροχής QoS Οι μηχανισμοί QoS του WiMAX λειτουργούν και σε UL και σε DL πλαίσια διαμέσου του συνδρομητικού σταθμού και του σταθμού βάσης. Οι προδιαγραφές του WiMAX για QoS περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: 1. Λειτουργία ρύθμισης και καταχώρησης για την προρύθμιση ροών υπηρεσιών QoS των συνδρομητικών σταθμών και παραμέτρων κίνησης ( traffic parameters ). 2. Λειτουργία σηματοδοσίας για την εγκαθίδρυση ροών υπηρεσιών ενεργοποιημένου QoS και παραμέτρων κίνησης. 3. Αξιοποίηση του χρονοπρογραμματισμού MAC και παραμέτρων πλαισίων QoS για ροές υπηρεσιών UL. 4. Αξιοποίηση παραμέτρων κίνησης QoS για ροές υπηρεσιών DL. 5. Ομαδοποίηση ιδιοτήτων ροής υπηρεσίας σε καθορισμένες τάξεις υπηρεσιών. Πίνακας 5.4: Κλάσεις υπηρεσιών του WiMAX Ο κύριος μηχανισμός παροχής QoS είναι ο συσχετισμός πακέτων που διασχίζουν τη διεπαφή MAC με μια ροή υπηρεσίας όπως αναγνωρίζεται από ένα CID. Μια ροή υπηρεσίας είναι μια μονοκατευθυντική ροή πακέτων που της παρέχεται συγκεκριμένο QoS. Ο συνδρομητικός σταθμός και ο σταθμός βάσης παρέχουν αυτό το QoS, σύμφωνα με το σύνολο παραμέτρων QoS οριζόμενο για τη ροή υπηρεσίας. Ο πρωταρχικός σκοπός των χαρακτηριστικών QoS που ορίζονται εδώ είναι να οριστεί η διάταξη και ο χρονοπρογραμματισμός εκπομπής στην ασύρματη διεπαφή. Ωστόσο, αυτά τα χαρακτηριστικά πρέπει συνήθως να λειτουργούν σε συνδυασμό με μηχανισμούς πέρα από την ασύρματη διεπαφή με σκοπό να παρέχουν QoS από άκρο σε άκρο ή να ελέγχουν τη συμπεριφορά των συνδρομητικών σταθμών. 89

90 5.5.2 Τάξεις Υπηρεσιών Η ομάδα εργασίας εφαρμογών Applications Working Group (AWG) του WiMAX Forum έχει ορίσει 5 γενικές κατηγορίες εφαρμογών. Τα επικυρωμένα από το WiMAX Forum συστήματα WiMAX είναι σε θέση να υποστηρίζουν ταυτόχρονα εφαρμογές που ανήκουν και στις 5 αυτές κατηγορίες: Αυτόκλητες Υπηρεσίες Χορήγησης (Unsolicited Grant Services, UGS) Παρέχει υπηρεσίες με σταθερό ρυθμό μετάδοσης των bits (Constant Bit Rate, CBR), οι οποίες απαιτούν σταθερό χρονοπρογραμματισμό (scheduling) και εγγύηση ρυθμαπόδοσης (throughput), καθυστέρησης απόκρισης (latency) και μεταβλητότητας καθυστέρησης (jitter). Χρησιμοποιείται για realtime services κατ αντιστοιχία των γραμμών T1 και E1. Παράδειγμα εφαρμογής που ανήκει σε αυτή την κλάση υπηρεσιών είναι το VoIP, χωρίς καταστολή σιωπής. Υπηρεσίες Σταθμοσκόπησης σε Πραγματικό Χρόνο (real-time Polling Services, rtps) Προσφέρει ένα μεταβλητό bit rate, αλλά με εγγυημένο ελάχιστο ρυθμό και μια εγγυημένη καθυστέρηση (latency). Παρέχει υπηρεσίες πραγματικού χρόνου (real time services) όπως βίντεο-διάσκεψη. Το μήκος πακέτου των δεδομένων μπορεί να είναι μεταβλητό. Ο σταθμός βάσης εκτελεί περιόδευση, ρωτώντας το συνδρομητή σε σταθερά διαστήματα πόσο εύρος ζώνης χρειάζεται κάθε φορά. Υπηρεσίες Σταθμοσκόπησης σε μή Πραγματικό Χρόνο (non-real-time Polling Services, nrtps ) Παρέχει μόνο εγγύηση για τη ρυθμαπόδοση (throughput) και γι αυτό χρησιμοποιείται για υπηρεσίες μη πραγματικού χρόνου, με μεταβλητό μήκος δεδομένων όπως για παράδειγμα το . Ο σταθμός βάσης «ρωτάει» το συνδρομητή ανά τακτά χρονικά διαστήματα για το απαιτούμενο εύρος ζώνης. Ο σταθμός βάσης εκτελεί περιόδευση, ρωτώντας το συνδρομητή πόσο εύρος ζώνης χρειάζεται αυτή τη φορά, όχι όμως σε αυστηρά προδιαγεγραμμένα χρονικά διαστήματα. Αν ένας σταθμός βάσης δεν αποκριθεί στην περιόδευση k φορές στη σειρά, ο σταθμός βάσης τον προσθέτει σε μια ομάδα πολυδιανομής και σταματά να τον ρωτά «προσωπικά». Αντίθετα, όταν η περιόδευση φτάσει στην ομάδα πολυδιανομής μπορεί να αποκριθεί οποιοσδήποτε από τους σταθμούς, ανταγωνιζόμενος για εξυπηρέτηση. Με αυτόν τον τρόπο οι σταθμοί με μικρή κίνηση δεν σπαταλούν πολύτιμες περιοδεύσεις. Υπηρεσία Βέλτιστης Προσπάθειας (Best Effort Services, BE) Όλοι οι συνδρομητές που χρησιμοποιούν τη συγκεκριμένη κλάση υπηρεσίας ανταγωνίζονται για το διαθέσιμο εύρος ζώνης. Υποστηρίζει υπηρεσίες μη πραγματικού χρόνου π.χ. web surfing. 90

91 Κλάση Υπηρεσιών Εμπλουτισμένου Πραγματικού Χρόνου (Enhanced realtime Polling Service, ErtPS) Oρίζεται στο e-2005, και θα χρησιμοποιηθεί για τις υπηρεσίες VoIP με μεταβλητά μεγέθη πακέτων σε αντιδιαστολή με την υπηρεσία VoIP με σταθερού μεγέθους πακέτα. Αυτού του είδους υπηρεσία VoIP θα χρησιμοποιείται στην περίπτωση όπου θα έχουμε καταστολή σιωπής (ή διαφορετικά ανίχνευση δραστηριότητας). Παράδειγμα: εφαρμογές όπως το Skype. Πίνακας 5.5: Ροές υπηρεσίας που υποστηρίζει το WiMAX 5.6 Εξοικονόμηση Ενέργειας Ένα ακόµη πολύ σηµαντικό κοµµάτι της σχεδίασης του επιπέδου MAC είναι η υποστήριξη των φορητών συσκευών που λειτουργούν µε µπαταρία. Το κινητό WIMAX (802.16e-2005) διαθέτει χαρακτηριστικά εξοικονόµησης ενέργειας που επιτρέπει σε φορητούς σταθµούς συνδροµητών να λείτουργούν περισσότερο χωρίς να χρειάζονται επαναφόρτιση. Η εξοικονόµηση ενέργειας επιτυγχάνεται µε την απενεργοποίηση τµηµάτων του κινητού σταθµού µε ελεγχόµενο τρόπο όταν δεν µεταδίδει ή λαµβάνει δεδοµένα. Το κινητό WIMAX ορίζει µεθόδους ειδοποίησης που επιτρέπουν στον κινητό σταθµό να περιέχεται σε κατάσταση αδράνειας ή αναστολής όταν δεν είναι ενεργός. Η κατάσταση αναστολής λειτουργίας είναι µια κατάσταση κατά την οποία ο κινητός σταθµός 91

92 απενεργοποιείται και δεν είνια διαθέσιµος για προκαθορισµένες χρονικές περιόδους. Οι περίοδοι απουσίας είναι το προΐόν διαπραγµατεύσεων µε τον εξυπηρετητή BS. Το WIMAX ορίζει τρεις κατηγορίες εξοικονόµησης ενέργειας βάσει του τρόπου εκτέλεσης της κατάστασης αναστολής λειτουργίας: Power Save Class 1. Κατά την κατάσταση λειτουργίας Power Save Class1 το παράθυρο της λειτουργίας αυξάνεται εκθετικά από µια ελάχιστη σε µία µέγιστη τιµή.αυτό συµβαίνει όταν ο κινητός σταθµός εκτελεί υπηρεσίες βέλτιστης κυκλοφορίας και προσπάθειας σε µη πραγµατικό χρόνο. Power Save Class 2. Η συγκεκριμένη κατάσταση έχει ένα παράθυρο αναστολής καθορισµένου µήκους και χρησιµοποιείται για την υπηρεσία UGS (Unsolicited Grant Services). Power Save Class 3. Η συγκεκριμένη κατάσταση διαθέτει ένα συγκεκριµένο παράθυρο αποστολής και χρησιµοποιείται συνήθως για πολυεκποµπή ή για κυκλοφορία διαχειριστικού σκοπού όταν ο κινητός σταθµός γνωρίζει πότε αναµένεται το επόµενο κύµα δεδοµένων. Εκτός το ότι ελαχιστοποιείται η κατανάλωση ενέργειας στον κινητό σταθµό, η κατάσταση αναστολής λειτουργίας εξοικονοµεί πόρους ραδιοσηµάτων για το σταθµό βάσης. Ακόµη ο κινητός σταθµός βάσης σαρώνει άλλους σταθµούς βάσης συλλέγοντας πληροφορίες που σχετίζονται µε την µεταποµπή διευκολύνοντας µε αυτό τον τρόπο την µεταµοµπή στην κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Σχήμα 5.10: Οι κατηγορίες εξοικονόμησης ενέργειας βάσει του e

93 Μία ακόµη λειτουργία αν και προαιρετική του WIMAX που πετυχαίνει ακόµη µεγαλύτερη εξοικονόµηση ενέργειας είναι είναι η κατάσταση αδράνειας (idle). Στην κατάσταση αδράνειας ο κινητός σταθµός απενεργοποιείται τελείως και δεν καταγράφεται σε κανένα σταθµό βάσης εξακολουθώντας παράλληλα να λαµβάνει δεδοµένα. Αυτά τα δεδοµένα όταν φτάνουν στον κινητό σταθµό που τελεί σε αδράνεια ο κινητός σταθµός ειδοποιείται από µία οµάδα σταθµών βάσης που σχηµατίζουν µία οµάδα ειδοποίησης. Ο κινητός σταθµός εγγράφεται στην οµάδα ειδοποίησης από το σταθµό βάσης πριν περιέλθει στην κατάσταση αδράνειας και ξυπνάει ανά διαστήµατα για να ενηµερώνει την οµάδα ειδοποίησης του. Στην κατάσταση αδράνειας εξοικονοµεί περισσοτερη ενέργεια από την κατάσταση αναστολής λειτουργίας επειδη ο κινητός σταθµός δεν χρειάζεται να καταγράφεται ή να εκτελεί µεταποµπές. Επίσης η κατάσταση αδράνειας ωφελεί το δίκτυο και το σταθµό βάσης εξαλείφοντας την κυκλοφορία µεταποµπής από τους ανενεργούς κινητούς σταθµούς. 5.7 Mobility (Φορητότητα) Το πρότυπο WIMAX αναπτύχθηκε απ την αρχή για να προσφέρει ασύρματη ευρυζωνική πρόσβαση σε σταθερούς και κινητούς συνδρομητές και εξελίσσεται σταδιακά ώστε να υποστηρίζουν πλήρη κινητικότητα (full mobility). Το πρότυπο ΙΕΕΕ e-2005 ορίζει µία οµάδα εργασιών για να µπορεί να διαχειριστεί την κινητικότητα. Το επίπεδο MAC του κινητού WIMAX υποστηρίζει τέσσερις διαφορετικές κατήγορίες που αφορούν την κίνηση του χρήστη: Νοµαδική: όπου επιτρέπεται ο χρήστης να έχει ένα σταθερό σταθµό συνδροµητών και να επανασυνδέεται από διαφορετικό σηµείο. Φορητή: όπου η νοµαδική πρόσβαση παρέχεται σε µια φορητή συσκευή µε την προσδοκία µίας µεταποµπής βέλτιστης προσπάθειας. Απλή Κινητικότητα: ο χρήστης θα έχει τη δυνατότητα να κινείται με ταχύτητα εώς και 60 Km/h με διακοπές <1s κατά τη μεταπομπή. Πλήρης Κινητικότητα: θα προβλέπεται κίνηση με ταχύτητα εώς 120 Km/h, καθυστέρηση <50ms και απώλεια πακέτων <1%. Το MAC επίπεδο ορίζει µηχανισµους που ειδοποιούν τους σταθµούς συνδροµητών ενώ µετακινούνται από την περιοχή κάλυψης ενός σταθερού σταθµού βάσης προς έναν άλλο ενώ είναι ενεργοί. Παρόµοιους µηχανισµούς ορίζει και στην περίπτωση που µετακινούνται από µία οµάδα ειδοποίησης όταν είναι αδρανείς. Επιπρόσθετα το πρότυπο ορίζει πρωτόκολλα που δίνει την δυνατότητα για µία αδιάκοπη µεταποµπή συνδέσεων που βρίσκονται σε εξέλιξη από έναν σταθµό βάσης προς έναν άλλο. Το WIMAX Forum χρησιµοποιεί το πλαίσιο κανόνων που ορίζεται από το πρότυπο e-2005 για να αναπτύξει περαιτέρω τη διαχείριση της κινητικότητας µέσα σε ένα ολοκληρωµένο πλαίσιο αρχιτεκτονικής δικτύου υποστηρίζοντας παράλληλα την κινητικότητα σε επίπεδο IP χρησιµοποιώντας κινητό IP. 93

94 Σχήμα 5.11: Παράδειγμα χρήσης του WiMAX από κινητούς συνδρομητές 94

95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Αρχιτεκτονική Δικτύου WiMAX (NETWORK) 95

96 6.1 Εισαγωγή Για να κατασκευαστεί ένα διαλειτουργικό ασύρματο ευρυζωνικό δίκτυο δεν είναι αρκετός ο προσδιορισμός των επιπέδων PHY και MAC της ραδιοζεύξης. Χρειάζεται επιπρόσθετα ένα διαλειτουργικό πλαίσιο αρχιτεκτονικής δικτύου που ασχολείται με όλες τις πτυχές της υπηρεσίας, όπως η συνδεσιμότητα IP και η διαχείρηση συνόδων, η ασφάλεια, το QoS και η διαχείρηση κινητικότητας. Η Ομάδα Εργασίας Δικτύων (NWG) του WiMAX Forum έχει αναπτύξει και τυποποιήσει αυτές τις ολοκληρωμένες πτυχές δικτύωσης, οι οποίες όμως βρίσκονται εκτός του προτύπου IEEE Σχήμα 6.1: Τυπική υλοποίηση δικτύου WiMAX Στο παρόν κεφάλαιο εξετάζουμε την αρχιτεκτονική ολοκληρωμένων συστημάτων δικτύου που αναπτύχθηκαν από την ομάδα WiMAX NWG. Το WiMAX Forum υιοθέτησε μια διαδικασία ανάπτυξης προτύπων 3 σταδίων, παρόμοια μ αυτήν που ακολουθείται από την ό την 3GPP. Στο στάδιο (1) καταγράφονται τα σενάρια περιπτώσεων χρήσης και απαιτήσεων υπηρεσιών, στο στάδιο (2) αναπτύσσεται η αρχιτεκτονική που καλύπτει τις 96

97 απαιτήσεις υπηρεσιών και στο στάδιο (3) καθορίζονται οι λεπτομέρειες των πρωτοκόλλων που σχετίζονται με την αρχιτεκτονική. Το παρόν κεφάλαιο έχει διαμορφωθεί ως εξής: 1. Περιγραφή των αρχών σχεδίασης που ακολουθούνται από την ομάδα NWG του WiMAX Forum. 2. Το μοντέλο αναφοράς WiMAX και οι διάφορες λειτουργικές οντότητες και οι διασυνδέσεις τους. 3. Περιγραφή της ολοκληρωμένη διαστρωμάτωσης πρωτοκόλλων σ ένα δίκτυο WiMAX. 4. Επιλογή και εντοπισμός δικτύου 5. Εκχώρηση διευθύνσεων IP. 6.2 Γενικές αρχές σχεδίασης της αρχιτεκτονικής Η ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής του WiMAX ακολούθησε αρχές σχεδίασης, οι περισσότερες από τις οποίες είναι παρόμοιες με τις γενικές αρχές σχεδίασης δικτύων IP. Η NWG αναζητούσε μεγαλύτερη αρχιτεκτονική σύμπλευση με τα ενσύρματα ευρυζωνικά δίκτυα πρόσβασης, όπως το DSL και τις καλωδιακές συνδέσεις, ενώ ταυτόχρονα ήθελε να υποστηρίζει κινητικότητα σε υψηλή ταχύτητα. Μερικές από τις σημαντικές αρχές που καθοδήγησαν την ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής συστημάτων δικτύων WiMAX είναι οι παρακάτω. 1. Λειτουργική αποσύνθεση Η αρχιτεκτονική θα βασίζεται σε αρχές λειτουργικής αποσύνθεσης όπου τα λειτουργικά χαρακτηριστικά αποσυντίθενται σε λειτουργικές οντότητες χωρίς συγκεκριμένες υποθέσεις υλοποίησης για τις οντότητες του φυσικού δικτύου. Η αρχιτεκτονική θα καθορίζει ανοιχτά και καλά οριζόμενα σημεία αναφοράς μεταξύ διάφορων ομάδων λειτουργικών 97

98 οντοτήτων δικτύου, ώστε να εξασφαλίζει διαλειτουργικότητα μεταξύ πολλών προϊόντων. Η αρχιτεκτονική δεν αποκλείει διάφορες υλοποιήσεις κατασκευαστών που βασίζονται σε διαφορετικές αποσυνθέσεις ή συνδυασμούς λειτουργικών οντοτήτων, εφόσον οι εκτεθειμένες διασυνδέσεις συμμορφώνονται με τις διαδικασίες και τα πρωτόκολλα που εφαρμόζονται για το σχετικό σημείο αναφοράς. 2. Αρθρωτή υλοποίηση και ευελιξία H αρχιτεκτονική δικτύου θα είναι αρθρωτή και αρκετά ευέλικτη, ώστε να μην αποκλείει μια μεγάλη γκάμα επιλογών υλοποίησης και ανάπτυξης. Για παράδειγμα, μια ανάπτυξη θα μπορούσε να ακολουθήσει κεντρικοποιημένη, πλήρως κατανεμημένη ή υβριδική αρχιτεκτονική. Το δίκτυο πρόσβασης θα μπορεί ν αποσυντίθεται με πολλούς τρόπους και πολλαπλοί τύποι τοπολογιών αποσύνθεσης μπορούν να συνυπάρχουν σ ένα δίκτυο πρόσβασης. Η αρχιτεκτονική θα κλιμακώνεται από την εύκολη τετριμμένη ενός παρόχου μ ένα σταθμό βάσης σε μεγάλης κλίμακας υλοποίηση με πολλαπλούς παρόχους και συμφωνίες περιαγωγής. 3. Υποστήριξη για ποικιλία μοντέλων χρήσης Η αρχιτεκτονική θα υποστηρίζει τη συνύπαρξη σταθερών, νομαδικών, φορητών και κινητών μοντέλων χρήσης. Η αρχιτεκτονική θα επιτρέπει επίσης μια διαδρομή εξέλιξης από σταθερότητα σε νομαδικότητα και σε φορητότητα με απλή κίνηση (π.χ. χωρίς απρόσκοπτη μεταπομπή) και σταδιακά σε πλήρη κίνηση με απ άκρο σ άκρο (end to end) QoS και υποστήριξη ασφάλειας. Οι υπηρεσίες Ethernet και IP θα υποστηρίζονται από την αρχιτεκτονική. 4. Αποσύνδεση υπηρεσιών πρόσβασης και συνδεσιμότητας Η αρχιτεκτονική θα επιτρέπει την αποσύνδεση του δικτύου πρόσβασης και των υποστηριζόμενων τεχνολογιών από το δίκτυο και τις υπηρεσίες σύνδεσης ΙΡ και θα θεωρεί τα στοιχεία του δικτύου σύνδεσης ανεξάρτητα από τις προδιαγραφές ραδιοσημάτων των ΙΕΕΕ και IEEE e Αυτό επιτρέπει το διαχωρισμό της υποδομής πρόσβασης από υπηρεσίες σύνδεσης ΙΡ. 98

99 5. Υποστήριξη για ποικιλία επιχειρηματικών μοντέλων Η αρχιτεκτονική δικτύου θα υποστηρίζει κοινοχρησία δικτύου και πλήθος επιχειρηματικών μοντέλων. Η αρχιτεκτονική θα επιτρέπει ένα λογικό διαχωρισμό μεταξύ (1) του παρόχου υπηρεσίας πρόσβασης σε δίκτυο (Network Access Provider - NAP) η οντότητα που κατέχει και/ή λειτουργεί το δίκτυο πρόσβασης (2) του παρόχου υπηρεσιών (Network Service Provider - NSP) η οντότητα στην οποία ανήκει ο συνδρομητής και παρέχει την υπηρεσία ευρυζωνικής πρόσβασης και (3) του παρόχου υπηρεσιών εφαρμογών (Application Service Provider - ASP). Η αρχιτεκτονική θα υποστηρίζει την έννοια του εικονικού παρόχου δικτύου και δεν θα αποκλείει την κοινοχρησία δικτύων πρόσβασης από πολλαπλούς NSP ή NSP που χρησιμοποιούν δίκτυα πρόσβασης από πολλαπλούς NAP. Η αρχιτεκτονική θα υποστηρίζει τον εντοπισμό και την επιλογή ενός ή περισσότερων προσβάσιμων NSP από ένα συνδρομητή. 6. Εκτεταμένη χρήση πρωτοκόλλων IETF Οι διαδικασίες και τα πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου που χρησιμοποιούνται στα σημεία αναφοράς θα βασίζονται σε κατάλληλα IETF RFC (Internet Engineering Task Force - Request For Comments). Η απ άκρο σ άκρο ασφάλεια, το QoS, η κινητικότητα, η διαχείρηση και άλλες λειτουργίες θα βασίζονται όσο το δυνατόν περισσότερο σε υπάρχοντα πρωτόκολλα IETF. Επεκτάσεις μπορεί να γίνουν σε υπάρχοντα RFC αν χρειαστεί. 7. Υποστήριξη για πρόσβαση σε υπηρεσίες υπάρχοντων παρόχων Η αρχιτεκτονική θα πρέπει παρέχει πρόσβαση σε υπηρεσίες υπάρχοντων παρόχων μέσω διαλειτουργικών ενεργειών, αν χρειάζεται. Θα πρέπει να υποστηρίζει χαλαρά συνδεδεμένη λειτουργία με άλλα υπάρχοντα ασύρματα δίκτυα (3GPP, 3GPP2) ή ενσύρματα δίκτυα, χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα IETF. 99

100 6.3 Μοντέλο αναφοράς δικτύου Το μοντέλο αναφοράς δικτύου NRM (Network Reference Model) του WiMAX, είναι μια λογική αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής δικτύου. Το NRM καθορίζει τις λειτουργικές οντότητες στην αρχιτεκτονική και τα σημεία αναφοράς μεταξύ των λειτουργικών οντοτήτων, στις οποίες επιτυγχάνεται διαλειτουργικότητα. Το NRM χωρίζει όλο το σύστημα σε 3 λογικά μέρη: Κινητούς σταθμούς που χρησιμοποιούνται από το συνδρομητή για να προσπελάσει το έργο Το δίκτυο υπηρεσίας πρόσβασης ASN (Access Services Network), το οποίο ανήκει σ ένα NAP αποτελείται από έναν ή περισσότερους σταθμούς βάσης και μια ή περισσότερες πύλες ASN που σχηματίζουν το δίκτυο ραδιοπρόσβασης. Το δίκτυο υπηρεσίας συνδεσιμότητας CSN (Connectivity Services Network), το οποίο ανήκει σ ένα NSP και παρέχει συνδεσιμότητα ΙΡ και όλες τις βασικές λειτουργίες δικτύου ΙΡ. Ο συνδρομητής εξυπηρετείται από το CSN που ανήκει στο επισκεπτόμενο NSP και το οικείο NSP βρίσκεται εκεί όπου ανήκει ο συνδρομητής. Στην περίπτωση μη περιαγωγής το επισκεπτόμενο και το οικείο NSP είναι το ίδιο. Σχήμα 6.2: Μοντέλο αναφοράς δικτύου WiMAX 100

101 6.3.1 Λειτουργίες, αποσυνθέσεις και προφίλ ASN To ASN εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες: Σύνδεση βάσει του IEEE e, επιπέδου 2 με το MS Εντοπισμό και επιλογή δικτύου του προτιμώμενου CSN/NSP του συνδρομητή Πληρεξούσιο ΑΑΑ (Authentication, Authorization and Accounting): μεταφορά συσκευής, διαπιστευτήρια χρήσης και υπηρεσίας στο επιλεγμένο NSP ΑΑΑ και προσωρινή αποθήκευση των προφίλ χρηστών Λειτουργία αναμετάδοσης για δημιουργία συνδέσεων ΙΡ μεταξύ MS και CSN Διαχείρηση πόρων ραδιοσημάτων (RRM) και κατανομή ανάλογα με την πολιτική QoS και/ή αιτήσεις από NSP ή ASP Λειτουργίες που αφορούν την κινητικότητα, όπως μεταπομπή, διαχείρηση θέσης και ειδοποίηση μέσα στο ASN, συμπεριλαμβάνοντας υποστήριξη για κινητό ΙΡ. Το ASN μπορεί να αποσυντίθεται σε έναν ή περισσότερους σταθμούς βάσης (BS) και σε μια ή περισσότερες πύλες ASN (ASN-GW). Το WiMAX NRM ορίζει πολλαπλά προφίλ για το ASN, με κάθε ένα να αφορά μια διαφορετική αποσύνθεση λειτουργιών μέσα στο ASN. To ASN προφίλ Β αφορά μια οντότητα που συνδυάζει BS και ASN-GW. Τα προφίλ Α και C χωρίζουν τις λειτουργίες μεταξύ BS και ASN-GW ελαφρώς διαφορετικά, ειδικά αυτές που σχετίζονται με τη διαχείρηση της κινητικότητας και τη διαχείρηση των πόρων ραδιοσημάτων. Ο BS ορίζεται ν αντιπροσωπεύει έναν τομέα με μια εκχώρηση συχνοτήτων που υλοποιεί τη διασύνδεση ΙΕΕΕ e-2005 στον κινητό σταθμό (MS). Επιπλέον λειτουργίες που χειρίζεται το BS και στα 2 προφίλ περιλαμβάνουν χρονοπρογραμματισμό για το κανάλι ανόδου και το κανάλι καθόδου, ταξινόμηση κυκλοφορίας και διαχείρηση ροών υπηρεσίας (Service Flow Management - SFM), ενεργώντας ως το σημείο επιβολής πολιτικής QoS (Policy Enforcement Point - PEP) για κίνηση μέσω της εναέριας διεπαφής, παρέχοντας κατάσταση δραστηριότητας τερματικού (ενεργό, αδρανές), υποστηρίζοντας πρωτόκολλο διοχέτευσης (tunneling) προς το ASN-GW, παρέχοντας λειτουργίες πληρεξούσιου (Dynamic Host Control Protocol DHCP), αναμεταδίδοντας μηνύματα 101

102 αυθεντικοποίησης μεταξύ MS και ASN-GW, λαμβάνοντας και παραδίδοντας το κλειδί κρυπτογράφησης κίνησης (Traffic Encryption Key - TEK) και το βασικό κλειδί κρυπτογράφησης (Key Encryption Key - KEK) στο MS, εκτελώντας χρέη πληρεξούσιου RSVP (Resource Reservation Protocol) για τη διαχείρηση συνόδων και διευθύνοντας τη συσχέτιση ομάδων multicast μέσω του πληρεξούσιου IGMP (Internet Group Management Protocol). Ένας BS μπορεί να συνδέεται σε περισσότερες από μια ASN-GW για εξισορρόπηση φορτίου ή για πλεονασμό. Η πύλη ASN παρέχει διαχείριση θέσης και ειδοποίηση ASN και ενεργεί ως διακομιστής για διαχείριση κίνησης και συνοδών δικτύου, εκτελεί έλεγχο εισόδου και προσωρινή αποθήκευση προφίλ συνδρομητών και κλειδιών κρυπτογράφησης, ενεργεί ως επικυρωτής και ΑΑΑ, είναι πελάτης/πληρεξούσιος, παραδίδοντας μηνύματα RADIUS (Remote Authentication Dial in User Service - πρωτόκολλο τύπου ΑΑΑ για εφαρμογές τύπου Network Access και IP Mobility) και DIAMETER (νεώτερο πρωτόκολλο που αναμένεται να αντικαταστήσει το RADIUS) σε επιλεγμένο CSN AAA, εγκαθιδρύει και διαχειρίζεται διόδους κίνησης με τους BS, ενεργεί ως πελάτης για διαχείριση κίνησης και συνόδων, εκτελεί εξουσιοδότηση ροών υπηρεσίας (SFA) ανάλογα με το προφίλ χρήστη και την πολιτική QoS, παρέχει λειτουργίες ξένου πράκτορα και εκτελεί δρομολόγηση (IPv4 και IPv6) σε επιλεγμένα CSN. Ο πίνακας 6.1 περιέχει τα τμήματα των διάφορων λειτουργικών οντοτήτων μέσα σ ένα ASN μεταξύ BS και ASN-GW, ως προς τα προφίλ ASN που ορίζονται από το WiMAX Forum. Το προφίλ Β έχει BS και ASN-GW ως μια ενιαία μονάδα. Τα προφίλ A και C μοιάζουν, αλλά έχουν τις εξής διαφορές: Στο προφίλ Α η λειτουργία μεταπομπής γίνεται στο ASN-GW, ενώ στο προφίλ C, στο BS, με το ASN-GW να εκτελεί μόνο τη λειτουργία αναμετάδοσης μεταπομπής. Επίσης, στο προφίλ Α ο ελεγκτής πόρων ραδιοσημάτων RRC (Radio Resource Controller) εντοπίζεται στο ASN-GW, επιτρέποντας να γίνει RRM (Radio Resource Management) σε πολλαπλούς BS. Αυτό μοιάζει με τις λειτουργίες BSC (Base Station Controller) στο GSM και επιτρέπει καλύτερη εξισορρόπηση φόρτου και διαχείρηση φάσματος στους σταθμούς βάσης. Στο προφίλ C λειτουργία RRC περιέχεται και κατανέμεται πλήρως μέσα στο BS. 102

103 Πίνακας 6.1: Λειτουργική αποσύνθεση του ASN σε διάφορα προφίλ Κατηγορία Λειτουργία Όνομα Οντότητας ASN Προφίλ Α Προφίλ Β Προφίλ C Ασφάλεια Επικυρωτής ASN-GW ASN ASN-GW Αναμετάδοση BS ASN BS αυθεντικοποίησης Διανομέας κλεδιών ASN-GW ASN ASN-GW Δέκτης κλειδιών BS ASN BS Κινητικότητα Λειτουργία διαδρομής ASN-GW ASN ASN-GW δεδομένων και BS και BS Έλεγχος μεταπομπής ASN-GW ASN BS Διακομιστής και ASN-GW ASN ASN-GW πελάτης περιβάλλοντος και BS και BS Ξένος πράκτορας MIP ASN-GW ASN ASN-GW Διαχείρηση πόρων Ελεγκτής πόρων ASN-GW ASN BS ραδιοσημάτων ραδιοσημάτων Πράκτορας πόρων BS ASN BS ραδιοσημάτων Ειδοποίηση Πράκτορας ειδοποίησης BS ASN BS Ελεγκτής ειδοποίησης ASN-GW ASN ASN-GW QoS Εξουσιοδότηση ροών ASN-GW ASN ASN-GW υπηρεσίας Διαχειριστής ροών BS ASN ASN-GW υπηρεσίας Λειτουργίες CSN To CSN παρέχει τις ακόλουθες λειτουργίες: Κατανομή διευθύνσεων ΙΡ στο MS για συνόδους χρηστών. Πληρεξούσιο ή διακομιστή ΑΑΑ για αυθεντικοποίηση, εξουσιοδότηση και τήρηση λογαριασμών (ΑΑΑ) για χρήστες, συσκευές και υπηρεσίες. 103

104 Διαχείριση QoS και πολιτικής ανάλογα με το συμβόλαιο SLA (Service Level Agreement) με το χρήστη. To CSN του οικείου NSP διανέμει τα προφίλ συνδρομητών στο ΝΑΡ απευθείας ή μέσω του επισκεπτόμενου NSP. Τήρηση λογαριασμών συνδρομητών και διακανονισμός μεταξύ παρόχων. Διοχέτευση εντός του CSN υποστήριξη περιαγωγής μεταξύ των NSP. Λειτουργίες διαχείρησης κινητικότητας και οικιακών πρακτόρων κινητού ΙΡ εντός του ASN. Υποδομή συνδέσεων και έλεγχος πολιτικής για υπηρεσίες όπως πρόσβαση στο Internet, πρόσβαση σε άλλα δίκτυα ΙΡ, ASP, υπηρεσίες θέσης, ομότιμα δίκτυα, VPN, υπηρεσίες πολυμέσων ΙΡ, επιβολή του νόμου και ανταλλαγή μηνυμάτων Σημεία αναφοράς Η ομάδα WiMAX NWG ορίζει ως ένα σημείο αναφοράς RP (Reference Point) ως ένα νοητό σύνδεσμο που συνδέει δυο ομάδες λειτουργιών, οι οποίες βρίσκονται σε διαφορετικές λειτουργικές οντότητες του ASN του CSN ή του MS. Τα σημεία αναφοράς δεν είναι απαραίτητα μια φυσική διασύνδεση, εκτός από τις φορές που οι λειτουργικές οντότητες στα δυο άκρα του υλοποιούνται σε διαφορετικές φυσικές συσκευές. To WiMAX θα επικυρώνει τη διαλειτουργικότητα όλων των εκτεθειμένων RP ανάλογα με καθορισμένα κανονιστικά πρωτόκολλα και διαδικασίες για υποστηριζόμενες ικανότητες σ ένα εκτεθειμένο RP. Παρουσιάζονται πιο κάτω μερικά σημεία αναφοράς που ορίζονται από την ομάδα WiMAX NWG. Η Release 1 θα επιβάλλει διαλειτουργικότητα μεταξύ των R1, R2, R3, R4, και R5 για όλα τα προφίλ υλοποίησης ASN. Άλλα σημεία αναφοράς είναι προαιρετικά και ίσως δεν καθορίζονται ούτε επικυρώνονται για τη Release

105 Σημείο αναφοράς R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Τελικά σημεία MS και ASN MS και CSN ASN και CSN ASN και ASN CSN και CSN BS και ASN-GW ASN-GW- DP και ASN-GW- EP BS και BS Πίνακας 6.2: Σημεία αναφοράς WiMAX Περιγραφή Υλοποιεί τις προδιαγραφές εναέριας διασύνδεσης στα πρωτόκολλα IEEE και e Μπορεί επιπλέον να περιλαμβάνει πρωτόκολλα που σχετίζονται με το επίπεδο διαχείρισης Για αυθεντικοποίηση, εξουσιοδότηση, διαχέιριση διαμόρφωσης ΙΡ και διαχείριση κινητικότητας. Μόνο λογική διασύνδεση κι όχι άμεση διασύνδεση πρωτοκόλλων μεταξύ MS και CSN Υποστηρίζει ΑΑΑ, επιβολή πολιτικής και δυνατότητα διαχείρισης κίνησης. Το R3 επίσης περιλαμβάνει τις μεθόδους του φέροντος επιπέδου (π.χ. διοχέτευση tunneling) για τη μεταφορά δεδομένων ΙΡ μεταξύ ASN και CSN Ένα σύνολο από πρωτόκολλα ελέγχου και φέροντος επιπέδου, τα οποία προέρχονται και τερματίζονται σε διάφορες οντότητες μέσα στο ASN που συντονίζει την κίνηση των MS μεταξύ των ASN Ένα σύνολο από πρωτόκολλα ελέγχου και φέροντος επιπέδου για συνεργασία μεταξύ του οικείου δικτύου και του δικτύου επίσκεψης Ένα σύνολο από πρωτόκολλα ελέγχου και φέροντος επιπέδου για επικοινωνία μεταξύ BS και ASN-GW. Το φέρον επίπεδο αποτελείται από διαδρομή δεδομένων μέσα στο ASN ή διόδους μέσα στο ASN μεταξύ BS και ASN-GW. Το επίπεδο ελέγχου περιλαμβάνει πρωτόκολλα για διαχείριση διόδων κίνησης (δημιουργία, τροποποίηση και έκδοση) ανάλογα με τα συμβάντα της κίνησης των MS. Το R6 μπορεί επίσης να εξυπηρετήσει ως κανάλι ανταλλαγής πληροφοριών κατάστασης μεταξύ των γειτονικών BS Ένα προαιρετικό σύνολο πρωτοκόλλων επιπέδου ελέγχου για συντονισμό μεταξύ των 2 ομάδων λειτουργιών που προσδιορίζονται στο R6 Ένα σύνολο από ροές μηνυμάτων στο επίπεδο ελέγχου και πιθανώς, ροών δεδομένων στο φέρον επίπεδο μεταξύ BS για διασφάλιση γρήγορης και αδιάλειπτης μεταπομπής. Το φέρον επίπεδο αποτελείται από πρωτόκολλα που επιτρέπουν τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ των BS που εμπλέκονται στη μεταπομπή ενός συγκεκριμένου MS. Το επίπεδο ελέγχου αποτελείται από το πρωτόκολλο επικοινωνίας μεταξύ BS, όπως ορίζεται στο IEEE και e-2005 και επιπλέον πρωτόκολλα, που επιτρέπουν τον έλεγχο της μεταφοράς δεδομένων μεταξύ του BS που εμπλέκεται στη μεταπομπή ενός συγκεκριμένου MS 105

106 6.4 Διαστρωμάτωση πρωτοκόλλων σ ένα δίκτυο WiMAX Θα μας βοηθήσει να δούμε την ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική του WiMAX χρησιμοποιώντας τη λογική αναπαράσταση της εικόνας 6.3. Η αρχιτεκτονική μοιάζει αρκετά με τα περισσότερα δίκτυα πρόσβασης ΙΡ ευρείας περιοχής, όπου μια υποδομή επιπέδου σύνδεσης χρησιμοποιείται για να συγκεντρώσει την κίνηση μεμονωμένων χρηστών, με μια ξεχωριστή οντότητα να παρέχει μια διεύθυνση ΙΡ στη συσκευή τελικού χρήστη, για πρόσβαση σε εφαρμογές και υπηρεσίες ΙΡ. Οι συγκεντρωμένες συνδέσεις προωθούνται από το ASN-GW στο CSN μέσω ενός διαχειριζόμενου δικτύου ΙΡ. Σχήμα 6.3: Λογική αναπαράσταση της ολοκληρωμένης αρχιτεκτονικής WiMAX Ας εξετάσουμε καλύτερα την απ άκρο σ άκρο (end to end) διαστρωμάτωση πρωτοκόλλων, καθώς τα πακέτα δεδομένων και ελέγχου προωθούνται από το MS στο CSN. Η αρχιτεκτονική του WiMAX μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη πακέτων IP και Ethernet. Τα πακέτα IP μπορούν να μεταφερθούν χρησιμοποιώντας το υποεπίπεδο σύγκλισης ΙΡ (ΙP-CS) μέσω WiMAX ή χρησιμοποιώντας το υποεπίπεδο σύγκλισης Ethernet (ETH-CS) μέσω WiMAX. Μέσα στο ASN τα πακέτα Ethernet ή IP μπορεί να δρομολογούνται ή να γεφυρώνονται. Η δρομολόγηση μέσω του ASN μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα ενθυλάκωσης IP σε ΙΡ όπως είναι το GRE (γενική ενθυλάκωση δρομολόγησης). 106

107 Η εικόνα 6.5 παρουσιάζει τη στοίβα πρωτοκόλλων για την περίπτωση που χρησιμοποιείται το επίπεδο σύγκλισης ΙΡ για τη μεταφορά πακέτων ΙΡ σ ένα δρομολογημένο ASN. Εάν το ASN είναι ένα γεφυρωμένο δίκτυο, τα σκιασμένα επίπεδα (GRE, IP, σύνδεση), στην εικόνα 6.5 αντικαθίστανται από ένα επίπεδο Ethernet. Η στοίβα πρωτοκόλλων, όταν χρησιμοποιείται επίπεδο σύγκλισης Ethernet για τη μεταφορά πακέτων IP μέσω ενός δρομολόγημένου ASN, παρουσιάζεται στην εικόνα 6.4. Σ αυτή την περίπτωση όταν το ASN είναι ένα γεφυρωμένο δίκτυο, τα σκιασμένα επίπεδα δε χρειάζονται. Σχήμα 6.4: Στοίβα πρωτοκόλλων για υποεπίπεδο σύγκλισης Ethernet με δρομολογημένο ASN Σχήμα 6.5: Στοίβα πρωτοκόλλων για υποεπίπεδο σύγκλισης IP με δρομολογημένο ASN 107

108 Είναι επίσης δυνατή η μεταφορά πακέτων Εthernet ως το CSN, χρησιμοποιώντας το ETH- CS. Σ αυτή την περίπτωση, ένα πρωτόκολλο ενθυλάκωσης, όπως το GRE, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προώθηση από το ASN στο CSN. Αυτό το είδος υπηρεσιών Ethernet μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ολοκληρωμένων υπηρεσιών VLAN (Virtual LAN). 6.5 Εντοπισμός και επιλογή δικτύου Τα δίκτυα WiMAX πρέπει να υποστηρίζουν χειροκίνητη ή αυτόματη επιλογή του κατάλληλου δικτύου, ανάλογα με την προτίμηση του χρήστη. Θεωρούμε ότι ένας MS θα λειτουργήσει σ ένα περιβάλλον στο οποίο πολλαπλά δίκτυα είναι διαθέσιμα για να συνδεθεί και πολλαπλοί πάροχοι υπηρεσιών προσφέρουν υπηρεσίες πάνω από τα διαθέσιμα δίκτυα. Για να διευκολυνθεί μια τέτοια ενέργεια, το πρότυπο WiMAX προσφέρει μια λύση για εντοπισμό και επιλογή δικτύου. Η λύση αποτελείται από τέσσερεις διαδικασίες: Εντοπισμός ΝΑΡ: Αυτή η διαδικασία δίνει τη δυνατότητα στο MS να εντοπίσει όλα τα διαθέσιμα ΝΑΡ μέσα στην περιοχή κάλυψης. Ο MS σαρώνει και αποκωδικοποιεί το DL MAP των ASN σε όλα τα κανάλια που εντοπίζει. Η τιμή 24 bit του «ID παρόχου» μέσα στην παράμετρο ID του σταθμού βάσης στο DL MAP, όπως ορίζεται στο ΙΕΕΕ , εξυπηρετεί ως αναγνωριστικό ΝΑΡ. Εντοπισμός NSP: Αυτή η διαδικασία δίνει τη δυνατότητα στο MS να εντοπίσει όλα τα ΝSΡ που παρέχουν υπηρεσία σ ένα δεδομένο ΑSΝ. Τα ΝSΡ προσδιορίζονται από ένα μοναδικό αναγνωριστικό 24 bit NSP ή ένα 32 bit NAI (Network Access Identifier αναγνωριστικό πρόσβασης δικτύου). O MS μπορεί να εντοπίσει με δυναμικό τρόπο τα NSP κατά τη διάρκεια της αρχικής σάρωσης ή της εισόδου στο δίκτυο ακούγοντας τη μετάδοση ΝSΡ ID από το ASN ως μέρος του μηνύματος διαχείρισης MAC. Απαρίθμηση και επιλογή NSP: Ο ΜS μπορεί να κάνει μια επιλογή από τη λίστα των διαθέσιμων ΝSΡ χρησιμοποιώντας έναν κατάλληλο αλγόριθμο. Η επιλογή ΝSΡ μπορεί να γίνεται αυτόματα ή χειροκίνητα, με τη δεύτερη 108

109 περίπτωση να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για αρχική τροφοδότηση και για υπηρεσία «πληρωμής ανά χρήση». Σύνδεση ASN: Όταν επιλεχθεί ένα NSP, o MS δηλώνει την επιλογή του κάνοντας σύνδεση μ ένα ASN που σχετίζεται με το επιλεγμένο NSP και παρέχοντας την ταυτότητα του και το οικείο πεδίο ΝSΡ με τη μορφή ενός αναγνωριστικού πρόσβασης δικτύου. Το ΑSΝ χρησιμοποιεί το τμήμα τομέα του ΝΑΙ για να βρει το επόμενο ΑΑΑ, όπου θα στείλει τα πακέτα ΑΑΑ του MS. 6.6 Εκχώρηση Διεύθυνσης ΙΡ Το πρωτόκολλο δυναμικής διαμόρφωσης υπολογιστή (DHCP) χρησιμοποιείται ως κύριος μηχανισμός εκχώρησης μιας δυναμικής διεύθυνσης ΙΡ τύπου «σημείο σύνδεσης» (PoA) στο MS. Εναλλακτικά, το οικείο CSN μπορεί να κατανείμει διευθύνσεις ΙΡ σ ένα ASN μέσω ΑΑΑ, κάτι που με τη σειρά του παραδίδεται στο ΜS μέσω DHCP. Σ αυτή την περίπτωση, το ASN θα έχει μια λειτουργία πληρεξουσίου DHCP, αντίθετα από μια λειτουργία αναμετάδοσης DHCP. Όταν ένας MS είναι μια πύλη ή κεντρικός υπολογιστής ΙΡ, το πρότυπο απαιτεί την εκχώρηση μιας διεύθυνσης PoA IP στην πύλη ή στον κεντρικό υπολογιστή, αντίστοιχα. Εάν ο MS ενεργεί ως γέφυρα επιπέδου 2 (ETH-CS), οι διευθύνσεις ΙΡ μπορούν να εκχωρούνται στους κεντρικούς υπολογιστές πίσω από το MS. Για σταθερή πρόσβαση η διεύθυνση ΙΡ πρέπει να κατανέμεται από το χώρο διευθύνσεων του οικείου NSP και μπορεί να είναι στατική ή δυναμική. Επιτρέπεται η δυναμική κατανομή νομαδικής, φορητής και κινητής πρόσβασης από το οικείο ή τον επισκεπτόμενο CSN, ανάλογα με τις συμφωνίες περιαγωγής και το προφίλ των χρηστών. 109

110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Προσομοιώσεις και Αποτελέσματα 110

111 7.1 Εισαγωγή Για το πρακτικό κομμάτι της διπλωματικής επελέγη για μελέτη το πρότυπο IEEE που προβλέπει ασύρματη πρόσβαση σε μητροπολιτικά δίκτυα για σταθερούς (fixed) συνδρομητές. Έγιναν προσομοιώσεις του φυσικού στρώματος (PHY) σε 3 διαφορετικά εύρη ζώνης (3.5 MHz, 7 MHz και 14 MHz), για 7 διαφορετικoύς συνδυασμούς διαμόρφωσης/κωδικοποίησης (BPSK ½, QPSK ½, QPSK ¾, 16QAM ½, 16QAM ¾, 64QAM ½ και 64QAM ¾). Αυτές οι προσομοιώσεις έγιναν από 3 διαφορετικά μοντέλα στα οποία υλοποιήθηκαν 3 διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης κεραιών MIMO με χωροχρονική κωδικοποίηση (Space-Time Block Coding). Και τα 3 μοντέλα είναι υλοποιημένα σε Simulink. Οι εξομοιώσεις έγιναν με πακέτο Matlab 2012b σε λειτουργικό Windows 7 x64. Το 1 ο μοντέλο είναι το commwman80216d.slx που έχει υλοποιηθεί από τη Matlab και προβλέπει 1 κεραία στον πομπό και 1 στο δέκτη. Σχήμα 7.1: Μοντέλο προσομοίωσης 1X1 111

112 Το 2 ο μοντέλο είναι το commwman80216dstbc.slx που έχει υλοποιηθεί από τη Matlab και προβλέπει 2 κεραίες στον πομπό και 1 στο δέκτη. Σχήμα 7.2: Μοντέλο προσομοίωσης 2X1 Το 3 ο μοντέλο είναι το commwman80216d2x2.slx το οποίο προβλέπει 2 κεραίες στον πομπό και 2 στον δέκτη. Αυτό το μοντέλο έχει προκύψει παίρνοντας το 2ο μοντέλο και τροποποιώντας το κατάλληλα ώστε να υλοποιηθεί 2 η κεραία στον δέκτη. Σχήμα 7.3: Μοντέλο προσομοίωσης 2X2 112

113 7.2 Σύντομη περιγραφή των υποσυστημάτων των μοντέλων Πίνακας 7.1: Σύντομη περιγραφή των block διαγραμμάτων Ρυθμίσεις των παραμέτρων του μοντέλου. Επιλογή για εύρος ζώνης, αριθμό συμβόλων OFDM ανά παλμό, χρόνος μεταξύ 2 παλμών μετάδοσης, επιλογή μη γραμμικότητας και ρύθμισης λόγων SNR για επιλογή ρυθμών μετάδοσης. Δυαδική γεννήτρια Bernoulli. Δημιουργεί τυχαία δυαδικά δεδομένα με ίση πιθανότητα εμφάνισης «1» ή «0». Κατάλληλη συνελικτική κωδικοποίηση για αποφυγή λαθών στη μετάδοση και ακολούθως διαμόρφωση που επιλέγεται κατάλληλα από τις ρυθμίσεις του χρήστη. Δημιουργία πολλαπλών υποφέροντων (subcarriers) για την υλοποίηση της OFDM. Υλοποίηση της πολύπλεξης κατά OFDM και μετάδοση του σήματος. Επιλογή υλοποίησης μη γραμμικότητας στον ενισχυτή και διόρθωσης της. Προσομοίωση του καναλιού πολυόδευσης κατά Rayleigh ή Rice και προσθήκη λευκού γκαουσιανού θορύβου. Ένωση των υποφέροντων σ ένα ενιαίο σήμα. 113

114 Μετατόπιση της φάσης και της απολαβής του σήματος στα επιθυμητά επίπεδα. Εξαγωγή των υποφέροντων και επαναφορά του διαμορφωμένου σήματος. Αποδιαμόρφωση και αποκωδικοποίηση του σήματος. Σύγκριση των δυαδικών δεδομένων που έχουν αποσταλεί με τα αντίστοιχα που έχουν ληφθεί κι έτσι υπολογίζεται ο αριθμός των λανθασμένων bit που έχουν μεταδοθεί. Επιλεγμένο προφίλ διαμόρφωσης/κωδικοποίησης Υπολογίζει το λόγο σήματος προς θόρυβο στο δέκτη. Υπολογίζει το κατάλληλο προφίλ κωδικοποίησης/διαμόρφωσης βάσει του SNR στο δέκτη. Αρχικά επιλέγεται η διαμόρφωση με το χαμηλότερο συντελεστή και στη συνέχεια εφόσον το SNR είναι εντός των επιθυμητών ορίων, η τάξη της διαμόρφωσης αυξάνεται. Υλοποίηση χωροχρονικών κωδικών βασισμένων στον κωδικοποιητή Alamouti της Matlab. Κάθε κεραία στον πομπό μεταδίδει διαφορετικά δεδομένα. Για τα μοντέλα MISO και MIMO. Ένωση των χωροχρωνικών κωδικών απ τη 1 ή τις 2 κεραίες στο δέκτη και εξαγωγή του συνδιασμένου σήματος με χρήση του αποκωδικοποιητή Alamouti της Matlab. 114

115 Εκφράζει το Bit Error Rate, τον αριθμό των λανθασμένων bit και τον συνολικό αριθμό των μεταδιδόμενων bit. Μας προβάλλει το SNR στο δέκτη σε db. Μας προβάλλει τον AWGN σε db που έχουμε επιλέξει για την εξομοίωση. Μας δείχνει ποιός ρυθμός διαμόρφωσης/κωδικοποίησης έχει επιλεγεί. Πίνακας 7.2: Διαγράμματα που προβάλλουν τα μοντέλα: Εκφράζει το λόγο του πλάτους του σήματος εξόδου (Output Amplitude) ως προς το πλάτος του σήματος εισόδου (Input Amplitude) Εκφράζει το λόγο της διαφοράς φάσης του σήματος εξόδου (Phase Difference) ως προς το πλάτος του σήματος εισόδου (Input Amplitude) 115

116 Το φάσμα συχνοτήτων στον πομπό. Το φάσμα συχνοτήτων στο δέκτη. Δημιουργεί το διάγραμμα αστερισμού του σήματος στο δέκτη ανάλογα με το ρυθμό διαμόρφωσης που επιλέγεται κάθε φορά, αφού πρώτα έχει γίνει η διόρθωση στη φάση και στο πλάτος του σήματος 116

ΑσύρµαταΜητροπολιτικά ίκτυα

ΑσύρµαταΜητροπολιτικά ίκτυα ΑσύρµαταΜητροπολιτικά ίκτυα Απαιτήσεις ικτύωση υπολογιστικών συστηµάτων που βρίσκονται διασκορπισµένα σε µια γεωγραφική περιοχή της τάξης µιας «πόλης». Μεγαλύτερό εύρος ζώνης από τα αντίστοιχα τοπικά δίκτυα.

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS)

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS) ΟΜΑΔΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ: Μιχαηλίνα Αργυρού Κασιανή Πάρη ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS) Δρ. Χριστόφορος Χριστοφόρου Πανεπιστήμιο Κύπρου - Τμήμα Πληροφορικής WiMAX (Worldwide Interoperability

Διαβάστε περισσότερα

Ασύρµατη ευρυζωνικότητα µέσω τεχνολογίας Wimax

Ασύρµατη ευρυζωνικότητα µέσω τεχνολογίας Wimax Ασύρµατη ευρυζωνικότητα µέσω τεχνολογίας Wimax Γεώργιος Αγαπίου, PhD. Μέλος Ειδικής Επιστηµονικής Επιτροπής Θεµάτων Τηλεπικοινωνιακών Συστηµάτων ΤΕΕ Εισαγωγή Πολλοί ήταν αυτοί που περίµεναν την έλευση

Διαβάστε περισσότερα

«ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΝΟΣ ΠΟΜΠΟΔΕΚΤΗ ΚΥΨΕΛΩΤΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ»

«ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΝΟΣ ΠΟΜΠΟΔΕΚΤΗ ΚΥΨΕΛΩΤΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ» «ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΝΟΣ ΠΟΜΠΟΔΕΚΤΗ ΚΥΨΕΛΩΤΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ» FEASIBILITY STUDY AND LAB MEASUREMENTS OF A CELLULAR TELECOMMUNICATIONS TRANSCEIVER Δεσπότης Χρήστος Δάλατζης

Διαβάστε περισσότερα

Πτυχιακή Εργασία. Ασύρματα Δίκτυα της Τεχνολογίας Hot Spot

Πτυχιακή Εργασία. Ασύρματα Δίκτυα της Τεχνολογίας Hot Spot Πτυχιακή Εργασία Ασύρματα Δίκτυα της Τεχνολογίας Hot Spot Σκοπός της σημερινής παρουσίασης είναι να παρουσιαστεί και να αναλυθεί η δομή και ο τρόπος λειτουργίας ενός δικτύου Hot Spot. Υπεύθυνος Παρουσίασης

Διαβάστε περισσότερα

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ «Μελέτη ενός Δέκτη WiMAX IEEE 802.16e» ΙΩΑΝΝΑ ΧΡΗΣΤΑΚΙΔΟΥ ΑΕΜ:3335 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Δρ.ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σκοπός της εργασίας

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Μάθημα: Ευρυζωνικά Δίκτυα Ομάδα A

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Μάθημα: Ευρυζωνικά Δίκτυα Ομάδα A ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Μάθημα: Ευρυζωνικά Δίκτυα Ομάδα A Θέμα 1 ο : (3 μονάδες) 1. Ποια από τις παρακάτω δομές πλαισίου χρησιμοποιείται στην δομή πλαισίου τύπου 1 (FDD) στο LTE; A. Συνολικό μήκος 10 msec, 2

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη και Προσομοίωση n πομπού για ασύρματη πρόσβαση ΦΟΙΤΗΤΗΣ: ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

Μελέτη και Προσομοίωση n πομπού για ασύρματη πρόσβαση ΦΟΙΤΗΤΗΣ: ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Μελέτη και Προσομοίωση 802.11n πομπού για ασύρματη πρόσβαση ΦΟΙΤΗΤΗΣ: ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ A) Προσομοίωση του φάσματος του καναλιού του προτύπου για να φανεί

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΟΥ WIFI ΙΕΕΕ 802.11 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ WIMAX VIDEO AWMN(ATHENS WIRELLES ΤΕΛΟΣ 1 ΠΗΓΕΣ METROMOLITAN NETWORK)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΟΥ WIFI ΙΕΕΕ 802.11 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ WIMAX VIDEO AWMN(ATHENS WIRELLES ΤΕΛΟΣ 1 ΠΗΓΕΣ METROMOLITAN NETWORK) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΟΥ WIFI ΙΕΕΕ 802.11 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ WIMAX VIDEO AWMN(ATHENS WIRELLES METROMOLITAN NETWORK) ΠΗΓΕΣ ΤΕΛΟΣ 1 ΙΕΕΕ 802.11 Τι είναι η ISM (Industrial Scientific and Medical ) ζώνη; Ζώνη

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΤΟΠΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΤΣΙΑΝΤΗΣ ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: ΚΥΡΑΓΙΑΝΝΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Διαβάστε περισσότερα

Πληροφορική Μάθημα 9

Πληροφορική Μάθημα 9 Πληροφορική Μάθημα 9 ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΙΚΤΥΑ ΕΥΡΕΙΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ WAN Τα δίκτυα αυτά χρησιμοποιούνται για την διασύνδεση υπολογιστών, οι οποίοι βρίσκονται σε διαφορετικές πόλεις ή ακόμη και σε διαφορετικές

Διαβάστε περισσότερα

Το Πρότυπο Ασύρματων Ευρυζωνικών Επικοινωνιών WiMAX*: Τεχνικά Χαρακτηριστικά και Επιδόσεις

Το Πρότυπο Ασύρματων Ευρυζωνικών Επικοινωνιών WiMAX*: Τεχνικά Χαρακτηριστικά και Επιδόσεις Το Πρότυπο Ασύρματων Ευρυζωνικών Επικοινωνιών WiMAX*: Τεχνικά Χαρακτηριστικά και Επιδόσεις *Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) Θερινό Σχολείο 2007 ΕΚΕΦΕ- Δημόκριτος Ομιλητής: Φυσικός

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στο 802.11 AC Συμβουλές και Λύσεις Υλοποίησης Ασύρματων Δικτύων στο RouterOS v6 MUM 2015 GREECE. Ελευθέριος Λιοδάκης

Εισαγωγή στο 802.11 AC Συμβουλές και Λύσεις Υλοποίησης Ασύρματων Δικτύων στο RouterOS v6 MUM 2015 GREECE. Ελευθέριος Λιοδάκης Εισαγωγή στο 802.11 AC Συμβουλές και Λύσεις Υλοποίησης Ασύρματων Δικτύων στο RouterOS v6 MUM 2015 GREECE Ελευθέριος Λιοδάκης Σχετικά με εμένα! Λιοδάκης Ελευθέριος D&C ELECTRONICS MikroTik Certified Consultant

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ TE ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΩΝ

ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ TE ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΩΝ ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ TE ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΩΝ «Μελέτη και εργαστηριακές μετρήσεις ενός πομποδέκτη LTE μονού φέροντος» Επιμέλεια:

Διαβάστε περισσότερα

Η Τηλεπικοινωνιακή Επανάσταση τουwimax & Ευρυζωνικές Triple Play Υπηρεσίες. Σκρίμπας Δημήτριος, M.Sc skribas@marac.gr

Η Τηλεπικοινωνιακή Επανάσταση τουwimax & Ευρυζωνικές Triple Play Υπηρεσίες. Σκρίμπας Δημήτριος, M.Sc skribas@marac.gr Η Τηλεπικοινωνιακή Επανάσταση τουwimax & Ευρυζωνικές Triple Play Υπηρεσίες Σκρίμπας Δημήτριος, M.Sc skribas@marac.gr Γενική Περιγραφή WiMAX Τι είναι τοwimax Νέα Τεχνολογία Ασύρματων Δικτύων Πρόσβασης Βασισμένο

Διαβάστε περισσότερα

12/5/18. Κεφάλαιο 7. Δικτύωση: Σύνδεση ψηφιακών συσκευών. Στόχος. Πώς λειτουργούν τα δίκτυα. Στόχος. Στόχοι. Εισαγωγή στην πληροφορική

12/5/18. Κεφάλαιο 7. Δικτύωση: Σύνδεση ψηφιακών συσκευών. Στόχος. Πώς λειτουργούν τα δίκτυα. Στόχος. Στόχοι. Εισαγωγή στην πληροφορική A. EVANS, K. MARTIN, M. A. POATSY Εισαγωγή στην πληροφορική Θεωρία και πράξη 2 η έκδοση Κεφάλαιο 7 Δικτύωση: Σύνδεση ψηφιακών συσκευών Πώς λειτουργούν τα δίκτυα Στόχος 7.1 Δίκτυα υπολογιστή και τα υπέρ

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP

Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP Μάθημα 6: Αρχιτεκτονική TCP/IP 6.1 Συσχέτιση OSI και TCP/IP Η αρχιτεκτονική TCP/IP ακολουθεί ένα πρότυπο διαστρωμάτωσης παρόμοιο με το μοντέλο OSI. Η αντιστοιχία φαίνεται στο σχήμα 6.1. Η ονομασία της

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Θεωρία

Δίκτυα Θεωρία Δίκτυα Θεωρία 2016-17 Κεφάλαιο 5 1. Τι γνωρίζετε για τα Δίκτυα Ευρείας Περιοχής; Τα τοπικά δίκτυα αποτελούν πολύ καλή λύση για επικοινωνία με περιορισμένη, όμως, απόσταση κάλυψης. Για να ικανοποιηθεί η

Διαβάστε περισσότερα

Συνδεσιμότητα κινητού τηλεφώνου

Συνδεσιμότητα κινητού τηλεφώνου Συνδεσιμότητα κινητού τηλεφώνου Συνδεσιμότητα κινητού Wifi O όρος WIFI (Wireless Fidelity) χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει τις συσκευές που βασίζονται στην προδιαγραφή και εκπέμπουν σε συχνότητες 2.4GHz.

Διαβάστε περισσότερα

Δημόσια Διαβούλευση αναφορικά με τη χορήγηση Δικαιωμάτων Χρήσης Ραδιοσυχνοτήτων στη ζώνη των 2,6 GHz

Δημόσια Διαβούλευση αναφορικά με τη χορήγηση Δικαιωμάτων Χρήσης Ραδιοσυχνοτήτων στη ζώνη των 2,6 GHz Δημόσια Διαβούλευση αναφορικά με τη χορήγηση Δικαιωμάτων Χρήσης Ραδιοσυχνοτήτων στη ζώνη των 2,6 GHz Απαντήσεις και σχόλια στις ερωτήσεις Ε1. Εκτιμάτε ότι υπάρχει ενδιαφέρον για την απόκτηση Δικαιωμάτων

Διαβάστε περισσότερα

Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο

Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο Πρότυπο Αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI) Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 5 ο Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου Για να ανταλλάξουν δεδομένα δύο σταθμοί, εκτός από την ύπαρξη διαδρομής μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην πληροφορική

Εισαγωγή στην πληροφορική Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Εισαγωγή στην πληροφορική Ενότητα 7: Εισαγωγή στα δίκτυα Η/Υ (μέρος Β) Αγγελίδης Παντελής Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Άδειες Χρήσης Το

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΟΣ ΔΕΚΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ WIMAX ΜΙΜΟ ΙΕΕΕ m STUDY OF A WiMAX MIMO IEEE m RECIEVER

ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΟΣ ΔΕΚΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ WIMAX ΜΙΜΟ ΙΕΕΕ m STUDY OF A WiMAX MIMO IEEE m RECIEVER ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΟΣ ΔΕΚΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ WIMAX ΜΙΜΟ ΙΕΕΕ 802.16m STUDY OF A WiMAX MIMO IEEE 802.16m RECIEVER ΤΟΥΡΜΠΕΣΛΗ ΦΛΩΡΙΤΣΑ ΑΕΜ 3766 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Δρ.

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Τεχνικές Μετάδοσης : Διαμόρφωση και πολυπλεξία Μάθημα 10 ο 11 ο 12 ο ΕΘΝΙΚΟ & ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τομέας Επικοινωνιών και Επεξεργασίας Σήματος Τμήμα Πληροφορικής

Διαβάστε περισσότερα

Στόχοι. Υπολογιστικά συστήματα: Στρώματα. Βασικές έννοιες [7]

Στόχοι. Υπολογιστικά συστήματα: Στρώματα. Βασικές έννοιες [7] Στόχοι ΕΠΛ 003: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ 1 Να εξηγήσουμε τι είναι τα δίκτυα υπολογιστών, ποιες είναι οι βασικές κατηγορίες τους και ποιες οι πιο συνηθισμένες τοπολογίες τους. Να περιγράψουμε

Διαβάστε περισσότερα

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο

Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 4 ο Τα επικοινωνιακά δίκτυα και οι ανάγκες που εξυπηρετούν Για την επικοινωνία δύο συσκευών απαιτείται να υπάρχει μεταξύ τους σύνδεση από σημείο

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα 5.1 ΤοΠρωτόκολλο ALOHA Αλγόριθµοι επίλυσης συγκρούσεων µε βάση το δυαδικό δένδρο 5.2 ίκτυα Ethernet Πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 5.3 ίκτυα Token Ring - Πρότυπο ΙΕΕΕ 802.5 Τοπικά ίκτυα 5-1

Διαβάστε περισσότερα

ΠΤΥΧΙΑΚΗ. Θέμα πτυχιακής: Voice over IP. Ονοματεπώνυμο: Κόκκαλη Αλεξάνδρα

ΠΤΥΧΙΑΚΗ. Θέμα πτυχιακής: Voice over IP. Ονοματεπώνυμο: Κόκκαλη Αλεξάνδρα ΠΤΥΧΙΑΚΗ Θέμα πτυχιακής: Voice over IP Ονοματεπώνυμο: Κόκκαλη Αλεξάνδρα Εισαγωγή στην Υπηρεσία Voice over IP Το Voice over IP (VoIP) είναι μια καινούργια τεχνολογία η οποία προσφέρει φωνητική συνομιλία

Διαβάστε περισσότερα

5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl)

5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl) 5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl) 1 / 36 Το DSL προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων Digital Subscriber Line (Ψηφιακή Συνδρομητική Γραμμή) και στην ουσία αποτελεί μια τεχνολογία που

Διαβάστε περισσότερα

Επιχειρησιακή ιαδικτύωση

Επιχειρησιακή ιαδικτύωση Επιχειρησιακή ιαδικτύωση Τοπικά ίκτυα Γ. ιακονικολάου Γ.Διακονικολάου, Η.Μπούρας, Α.Αγιακάτσικα 1 Σκοπός Κεφαλαίου Τι είναι το τοπικό δίκτυο (LAN); Κατανόηση των συστατικών μερών ενός LAN Είδη και πιθανές

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δίκτυα Υπολογιστών

ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δίκτυα Υπολογιστών ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Δίκτυα Υπολογιστών Στόχοι 1 Να εξηγήσουμε τι είναι τα δίκτυα υπολογιστών, ποιες είναι οι βασικές κατηγορίες τους και ποιες οι πιο συνηθισμένες τοπολογίες

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I.

Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I. Μάθημα 5: To Μοντέλο Αναφοράς O.S.I. 5.1 Γενικά Τα πρώτα δίκτυα χαρακτηρίζονταν από την «κλειστή» αρχιτεκτονική τους με την έννοια ότι αυτή ήταν γνωστή μόνο στην εταιρία που την είχε σχεδιάσει. Με τον

Διαβάστε περισσότερα

ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ

ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Ενότητα # 10: WiMAX Καθηγητής Χρήστος Ι. Μπούρας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Πανεπιστήμιο Πατρών email: bouras@cti.gr, site: http://ru6.cti.gr/ru6/bouras Σκοποί ενότητας

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Έστω ότι θέλετε να συνδέσετε 20 υπολογιστές με συνδέσεις από σημείο σε σημείο (point-to-point), ώστε να είναι δυνατή η επικοινωνία όλων

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών I

Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Υπολογιστών I Σχεδίαση και Αρχιτεκτονική Δικτύων Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 19 Διάρθρωση

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 13 ΚΕΦ.1 Πρωτόκολλα TCP/IP... 15 1.1 Χαρακτηριστικά της σουίτας TCP/IP... 16 1.1.2. Λειτουργίες των TCP, IP και UDP πρωτοκόλλων...

ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 13 ΚΕΦ.1 Πρωτόκολλα TCP/IP... 15 1.1 Χαρακτηριστικά της σουίτας TCP/IP... 16 1.1.2. Λειτουργίες των TCP, IP και UDP πρωτοκόλλων... ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 13 ΚΕΦ.1 Πρωτόκολλα TCP/IP... 15 1.1 Χαρακτηριστικά της σουίτας TCP/IP... 16 1.1.2. Λειτουργίες των TCP, IP και UDP πρωτοκόλλων... 19 1.1.3 Ανάλυση πρωτοκόλλων στο μοντέλο OSI...

Διαβάστε περισσότερα

Πρόγραμμα Πιστοποίησης Γνώσεων και Δεξιοτήτων H/Y ΕΝΟΤΗΤΑ 1: «ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ»

Πρόγραμμα Πιστοποίησης Γνώσεων και Δεξιοτήτων H/Y ΕΝΟΤΗΤΑ 1: «ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ» Πρόγραμμα Πιστοποίησης Γνώσεων και Δεξιοτήτων H/Y ΕΝΟΤΗΤΑ 1: «ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ» Μάθημα 0.2: Το Λογισμικό (Software) Δίκτυα υπολογιστών Αντώνης Χατζηνούσκας 2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Α. Σκοπός του Μαθήματος

Διαβάστε περισσότερα

ίκτυα υπολογιστών Στόχοι κεφαλαίου ίκτυα

ίκτυα υπολογιστών Στόχοι κεφαλαίου ίκτυα Στόχοι κεφαλαίου ίκτυα υπολογιστών (Κεφαλαιο 15 στο βιβλιο) Περιγραφή των κύριων θεµάτων σχετικά µε τα δίκτυα υπολογιστών Αναφορά στα διάφορα είδη δικτύων Περιγραφή των διαφόρων τοπολογιών των τοπικών

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ

Ενότητα 1. Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ Ενότητα 1 Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των ικτύων ΗΥ Εύρος Ζώνης και Ταχύτητα Μετάδοσης Η ταχύτητα µετάδοσης [εύρος ζώνης (banwidth)] των δεδοµένων αποτελεί ένα δείκτη επίδοσης των δικτύων και συνήθως

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρική Πληροφορική ΔΡ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ. Ε. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι

Ιατρική Πληροφορική ΔΡ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ. Ε. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Ιατρική Πληροφορική ΔΡ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ. Ε. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Διαλέξεις μαθήματος: http://medisp.teiath.gr/eclass/courses/tio103/ https://eclass.teiath.gr/courses/tio100/

Διαβάστε περισσότερα

Τοπικά Δίκτυα Local Area Networks (LAN)

Τοπικά Δίκτυα Local Area Networks (LAN) Τοπικά Δίκτυα Local Area Networks (LAN) Ορισμός Τοπικών Δικτύων Τοπικό δίκτυο επικοινωνιών δεδομένων ονομάζεται ένα δίκτυο όπου τα υπολογιστικά συστήματα που συνδέονται μεταξύ τους βρίσκονται σε περιορισμένη

Διαβάστε περισσότερα

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Μετάδοσης Δεδομένων. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Μετάδοσης Δεδομένων. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ Δίκτυα Μετάδοσης Δεδομένων Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές Γενικά Διδάσκουσα: Ελένη Αικατερίνη Λελίγκου Γραφείο ΖΑ202. Ε-mail:

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών Εισαγωγή Άγγελος Ρούσκας Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σταθερές επικοινωνίες Το σημείο πρόσβασης υπηρεσίας είναι σταθερό +302107722532 +302107722530

Διαβάστε περισσότερα

Πνευματική Ιδιοκτησία

Πνευματική Ιδιοκτησία Cyta Ελλάς Τηλεπικοινωνιακήή A.E. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΔΙΕΠΑΦΩΝ Αθήνα, 19/04/ /2013 Πνευματική Ιδιοκτησία Cyta CYTA ΕΛΛΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗ ΑΝΩΝΥΜΟΣ ΕΤΑΙΡΕΙΑ Δ.Τ.: CYTA (ΕΛΛΑΣ) Λ. ΚΗΦΙΣΙΑΣ 18 & ΓΚΥΖΗ,

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ 4 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΜΑΘΗΜΑ 4 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΑΘΗΜΑ 4 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ 1. Οι Η/Υ στο κτίριο που βρίσκεται το γραφείο σας συνδέονται έτσι ώστε το προσωπικό να μοιράζεται τα αρχεία και τους εκτυπωτές. Πως ονομάζεται αυτή η διάταξη των

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Εργαστήριο Επεξεργασίας Σημάτων και Τηλεπικοινωνιών Ασύρματες και Κινητές Επικοινωνίες Συστήματα πολλαπλών χρηστών και πρόσβαση στο ασύρματο κανάλι Τι θα δούμε στο

Διαβάστε περισσότερα

TΕΧΝΟΛΟΓΙΑ DSL (DSL TUTORIAL) (Πηγή: Τηλεπικοινωνιακό κέντρο Α.Π.Θ.: www.tcom.auth.gr/.../technologies/technologies.html )

TΕΧΝΟΛΟΓΙΑ DSL (DSL TUTORIAL) (Πηγή: Τηλεπικοινωνιακό κέντρο Α.Π.Θ.: www.tcom.auth.gr/.../technologies/technologies.html ) TΕΧΝΟΛΟΓΙΑ DSL (DSL TUTORIAL) (Πηγή: Τηλεπικοινωνιακό κέντρο Α.Π.Θ.: www.tcom.auth.gr/.../technologies/technologies.html ) Γενικά Για πολλά χρόνια, τα χάλκινα καλώδια (συνεστραµµένα ζεύγη - twisted pairs)

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα του εθνικού οδικού δικτύου (Αττική οδός)

Τμήμα του εθνικού οδικού δικτύου (Αττική οδός) Λέξεις Κλειδιά: Δίκτυο υπολογιστών (Computer Network), τοπικό δίκτυο (LAN), δίκτυο ευρείας περιοχής (WAN), μόντεμ (modem), κάρτα δικτύου, πρωτόκολλο επικοινωνίας, εξυπηρέτης (server), πελάτης (client),

Διαβάστε περισσότερα

Κινητές επικοινωνίες. Κεφάλαιο 1 Κυψελωτά Συστήματα

Κινητές επικοινωνίες. Κεφάλαιο 1 Κυψελωτά Συστήματα Κινητές επικοινωνίες Κεφάλαιο 1 Κυψελωτά Συστήματα Ιστορικά στοιχεία 1940 1946 1975 1985 1 ο ασύρματο τηλέφωνο από την Bell System 1 η υπηρεσία παροχής κινητής τηλεφωνίας (Missouri, USA) 1 o κυψελωτό σύστημα

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 12. Πρότυπα. Ανακεφαλαίωση Ερωτήσεις

Κεφάλαιο 12. Πρότυπα. Ανακεφαλαίωση Ερωτήσεις Κεφάλαιο 12 Πρότυπα Μάθηµα 12.1: Μάθηµα 12.2: Μάθηµα 12.3: Μάθηµα 12.4: Μάθηµα 12.5: Πρότυπα FDDI-I και FDDI-II Πρότυπο 100 Mbps Ethernet Πρότυπο 100Base-VGAnyLAN Πρότυπο Gigabit Ethernet Πρότυπο LATM

Διαβάστε περισσότερα

Mobile Telecoms-I Dr. Konstantinos E. Psannis

Mobile Telecoms-I Dr. Konstantinos E. Psannis Mobile Telecoms-I Dr. Konstantinos E. Psannis, University of Macedonia, Greece http://users.uom.gr/~kpsannis/ JAPAN-EU Laboratory: http://www.mobility2net.eu/ Visiting Research Scientist Department of

Διαβάστε περισσότερα

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές

AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ. Δίκτυα Υπολογιστών. Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές AEI Πειραιά Τ.Τ. Τμ. Μηχ/κων Αυτοματισμού ΤΕ Δίκτυα Υπολογιστών Διάλεξη 1: Εισαγωγή στα δίκτυα υπολογιστών και βασικές αρχές Γενικά Διδάσκουσα: Ελένη Αικατερίνη Λελίγκου Γραφείο ΖΑ202. Ε-mail: e.leligkou@puas.gr

Διαβάστε περισσότερα

1. Ως προς τον χρήστη το WAN εµφανίζεται να λειτουργεί κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο µε το LAN.

1. Ως προς τον χρήστη το WAN εµφανίζεται να λειτουργεί κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο µε το LAN. 1 Ερωτήσεις σωστό-λάθος 1. Ως προς τον χρήστη το WAN εµφανίζεται να λειτουργεί κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο µε το LAN. 2. Μια εταιρεία συνήθως εγκαθιστά και διαχειρίζεται από µόνη της τις γραµµές WAN. 3.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ ΜΕ ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΠΟΡΩΝ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ ΜΕ ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΠΟΡΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΡΘΟΓΩΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑΣ ΜΕ ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΠΟΡΩΝ ΣΠΑΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ 1 Περιεχομενα Εισαγωγή Κεφάλαιο 1ο : Χρήση

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στο διαδίκτυο

Εισαγωγή στο διαδίκτυο Εισαγωγή στο διαδίκτυο Στόχοι κεφαλαίου Περιγραφή των κύριων θεμάτων σχετικά με τα δίκτυα υπολογιστών Αναφορά στα διάφορα είδη δικτύων Περιγραφή των διαφόρων τοπολογιών των τοπικών δικτύων Περιγραφή των

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών I

Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 22 Διάρθρωση 1 Βασικές

Διαβάστε περισσότερα

Παρατηρήσεις της Vodafone-Πάναφον στη Δημόσια Διαβούλευση της ΕΕΤΤ αναφορικά με τη διερεύνηση χορήγησης δικαιωμάτων χρήσης ραδιοσυχνοτήτων στη ζώνη

Παρατηρήσεις της Vodafone-Πάναφον στη Δημόσια Διαβούλευση της ΕΕΤΤ αναφορικά με τη διερεύνηση χορήγησης δικαιωμάτων χρήσης ραδιοσυχνοτήτων στη ζώνη Παρατηρήσεις της Vodafone-Πάναφον στη Δημόσια Διαβούλευση της ΕΕΤΤ αναφορικά με τη διερεύνηση χορήγησης δικαιωμάτων χρήσης ραδιοσυχνοτήτων στη ζώνη των 2,6 GHz Απρίλιος 2009 Πίνακας Περιεχομένων 1 Εισαγωγή...3

Διαβάστε περισσότερα

Ασύρµατη λειτουργία (µόνο σε επιλεγµένα µοντέλα) Οδηγός χρήσης

Ασύρµατη λειτουργία (µόνο σε επιλεγµένα µοντέλα) Οδηγός χρήσης Ασύρµατη λειτουργία (µόνο σε επιλεγµένα µοντέλα) Οδηγός χρήσης Copyright 2007 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Η ονοµασία Windows είναι εµπορικό σήµα κατατεθέν της εταιρείας Microsoft Corporation

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου)

Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου) Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (Ενότητα 1.7 - Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου) Πρωτόκολλο είναι ένα σύνολο κανόνων που πρέπει να ακολουθήσουν όλοι οι σταθμοί εργασίας σε ένα δίκτυο ώστε να μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΚΤΥΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΗΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ

ΔΙΚΤΥΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΗΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΔΙΚΤΥΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΗΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ Ζούρα Μαρία Λουίζα Μηχανικός Τηλεπικοινωνιών mzoura@cosmote.gr ΞΔΨΦΑΣΔ 1 Σύντομη Αναφορά στις Τεχνολογίες Ευρυζωνικής Πρόσβασης Ειδική Αναφορά στις Ασύρματες

Διαβάστε περισσότερα

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: Τηλεπικοινωνιών & Τεχνολογίας της Πληροφορίας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του

Διαβάστε περισσότερα

ZigBee. Φοιτητής: Μόσχογλου Στυλιανός Επιβλέπων καθηγητής: κ. Δοκουζγιάννης Σταύρος

ZigBee. Φοιτητής: Μόσχογλου Στυλιανός Επιβλέπων καθηγητής: κ. Δοκουζγιάννης Σταύρος ZigBee Φοιτητής: Μόσχογλου Στυλιανός Επιβλέπων καθηγητής: κ. Δοκουζγιάννης Σταύρος Τι είναι το ZigBee; Ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο χαμηλής Κατανάλωσης Ισχύος σε Wireless Persnal Area Netwrks (WPANs) Ένα

Διαβάστε περισσότερα

Ασύρματα δίκτυα. Bluetooth

Ασύρματα δίκτυα. Bluetooth Ασύρματα δίκτυα Η εξέλιξη των ασύρματων επικοινωνιών τα τελευταία χρόνια έχει δείξει ότι είναι πολύ δύσκολο ένα σύστημα να μπορέσει να ικανοποιήσει όλες τις ανάγκες του χρήστη και να προσαρμοστεί στις

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή MYE006: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ Ευάγγελος Παπαπέτρου ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ MHX. H/Y & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Διάρθρωση μαθήματος Εισαγωγή Ορισμός ασύρματου δικτύου Παραδείγματα

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ MHX. H/Y & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή MYE006: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ Ευάγγελος Παπαπέτρου Διάρθρωση μαθήματος Εισαγωγή Ορισμός ασύρματου δικτύου Παραδείγματα

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής ioannis@di.uoa.gr. http://www.di.uoa.gr/~ioannis/courses.html Password: edi

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής ioannis@di.uoa.gr. http://www.di.uoa.gr/~ioannis/courses.html Password: edi ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής ioannis@di.uoa.gr http://www.di.uoa.gr/~ioannis/courses.html Password: edi Δίκτυα Επικ. - Κεφ. 1 ( Καθ. Ι. Σταυρακάκης, Τμήμα Πληροφ. & Τηλεπικ. - Ε.Κ.Π.Α.)

Διαβάστε περισσότερα

ηµοτικό ιαδικτυακό Ραδιόφωνο και Τηλεόραση

ηµοτικό ιαδικτυακό Ραδιόφωνο και Τηλεόραση Κατάρτιση και Πιστοποίηση σε βασικές εξιότητες και Κατάρτιση σε Προηγµένες εξιότητες στη Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορικής & Επικοινωνιών Εργαζόµενων στην Τοπική Αυτοδιοίκηση ηµοτικό ιαδικτυακό Ραδιόφωνο

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Υπολογιστών I

Δίκτυα Υπολογιστών I Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 20 Διάρθρωση 1 Βασικές

Διαβάστε περισσότερα

www.costaschatzinikolas.gr

www.costaschatzinikolas.gr ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΙ Δημιουργία - Συγγραφή Costas Chatzinikolas www.costachatzinikolas.gr info@costaschatzinikolas.gr Τελευταία Ενημέρωση: 07 Νοεμβρίου 2013 Οδηγίες Τα θέματα ασκήσεων

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΧΡΗΣΤΩΝ ΣΤΟ WiMAX

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΧΡΗΣΤΩΝ ΣΤΟ WiMAX ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΧΡΗΣΤΩΝ ΣΤΟ WiMAX Βασιλειάδου Κυριακή ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Τσακανίκας Βασίλειος ΑΝΤΙΡΡΙΟ 2017 1 Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ολοκληρωμένη παρουσίαση

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ ΣΤΕΦ. Σωτήριος

ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ ΣΤΕΦ. Σωτήριος ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Ασύρματη Ευρυζωνική Πρόσβαση μέσω Wimax Σπουδαστής : Ριζάκης Σωτήριος Υπεύθυνη Καθηγήτρια : Φουντά Ιφιγένεια Ιούνιος 2009 Πίνακας περιεχομένων 1. Εξέλιξη Ασύρματων Τεχνολογιών...3

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΑΓΓΕΛΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ

ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΑΓΓΕΛΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ:ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΑΝΤΕΛΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΑΓΓΕΛΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΑΡΤΑ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2006 Bluetooth is

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 7: Τοπικά δίκτυα

Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 7: Τοπικά δίκτυα ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τεχνολογίες & Εφαρμογές Πληροφορικής Ενότητα 7: Τοπικά δίκτυα Ανδρέας Βέγλης, Αναπληρωτής Καθηγητής Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

Προμήθεια δικτυακού εξοπλισμού για την επέκταση της υποδομής του ενοποιημένου δικτύου ασύρματης πρόσβασης

Προμήθεια δικτυακού εξοπλισμού για την επέκταση της υποδομής του ενοποιημένου δικτύου ασύρματης πρόσβασης ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΚΕΝΤΡΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΔΙΑΚΥΒΕΡΝΗΣΗΣ Προμήθεια δικτυακού εξοπλισμού για την επέκταση της υποδομής του ενοποιημένου δικτύου ασύρματης πρόσβασης Προϋπολογισμός: 5.000,00

Διαβάστε περισσότερα

Μετάδοση πολυμεσικού περιεχομένου μέσω ευρυζωνικών συνδέσεων: δυνατότητες και προοπτικές

Μετάδοση πολυμεσικού περιεχομένου μέσω ευρυζωνικών συνδέσεων: δυνατότητες και προοπτικές Μετάδοση πολυμεσικού περιεχομένου μέσω ευρυζωνικών συνδέσεων: δυνατότητες και προοπτικές Σαγρή Μαρία Α.Μ. : 53114 ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΤΜΗΜΑ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΤΕΧΝΩΝ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ 02 Δομή παρουσίασης Ιστορική αναδρομή Ευρυζωνικότητα

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η. Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών

Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η. Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Κεφάλαιο 1 Ε Π Α Ν Α Λ Η Ψ Η Αρχές Δικτύων Επικοινωνιών Τι είναι επικοινωνία; Είναι η διαδικασία αποστολής πληροφοριών από ένα πομπό σε κάποιο δέκτη. Η Τηλεπικοινωνία είναι η επικοινωνία από απόσταση (τηλε-).

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΛ 003: ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΠΛ 003: ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΠΛ 003: ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Δρ. Κουζαπάς Δημήτριος Πανεπιστήμιο Κύπρου - Τμήμα Πληροφορικής Δίκτυα Υπολογιστών Στόχοι 1 Να εξηγήσουμε τι είναι τα Δίκτυα Υπολογιστών, ποιες

Διαβάστε περισσότερα

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD

Ethernet Ethernet ΙΕΕΕ CSMA/CD Ethernet Τα τοπικά δίκτυα είναι συνήθως τύπου Ethernet ή λέμε ότι ακολουθούν το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 Ακολουθούν το μηχανισμό CSMA/CD (Πολλαπλή πρόσβαση με Ακρόαση Φέροντος και Ανίχνευση Συγκρούσεων). Πολλαπλή

Διαβάστε περισσότερα

Οι βασικές βαθμίδες του συστήματος των δορυφορικών επικοινωνιών δίνονται στο παρακάτω σχήμα :

Οι βασικές βαθμίδες του συστήματος των δορυφορικών επικοινωνιών δίνονται στο παρακάτω σχήμα : Εισαγωγικά Τα δορυφορικά δίκτυα επικοινωνίας αποτελούν ένα σημαντικό τμήμα των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Οι δορυφόροι παρέχουν τη δυνατότητα κάλυψης μεγάλων γεωγραφικών περιοχών. Η δυνατότητα

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 2. Φυσικό Στρώµα: Μέσα & Τεχνικές Μετάδοσης

Ενότητα 2. Φυσικό Στρώµα: Μέσα & Τεχνικές Μετάδοσης Ενότητα 2 Φυσικό Στρώµα: Μέσα & Τεχνικές Μετάδοσης Εισαγωγή στις βασικές έννοιες των δικτύων υπολογιστών ικτυακός Καταµερισµός Εργασίας Το υπόδειγµα του Internet Εξοπλισµός ικτύου Κατηγοριοποίηση ικτύων

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ INTERNET Κεφάλαιο 7: Digital Subscriber Line/DSL(Θ) Ψηφιακή Γραμμή Συνδρομητή (Digital Subscriber Line, DSL) Χρήση απλού τηλεφωνικού καλωδίου (χαλκός, CAT3) Έως 2,3

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής Password: edi

ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής  Password: edi ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ιωάννης Σταυρακάκης, Καθηγητής ioannis@di.uoa.gr http://www.di.uoa.gr/~ioannis/courses.html Password: edi Δίκτυα Επικ. - Κεφ. 1 ( Καθ. Ι. Σταυρακάκης, Τμήμα Πληροφ. & Τηλεπικ. - Ε.Κ.Π.Α.)

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ HIPERLAN/2 & Η ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΜΕ ΤΟ IEEE a

ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ HIPERLAN/2 & Η ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΜΕ ΤΟ IEEE a ΑΝΑΠΤΥΞΗ & ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ HIPERLAN/2 & Η ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΜΕ ΤΟ IEEE 802.11a ΟΥΡΑΝΙΑ Φ.ΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΕΥΘΥΜΙΑ Π.ΤΣΙΡΟΓΙΑΝΝΗ Επιβλέπων: κ.στεργιου ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΣ ΑΡΤΑ 2005 ΙΣΤΟΡΙΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Μέσα Μετάδοσης. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 7 ο

Μέσα Μετάδοσης. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 7 ο Μέσα Μετάδοσης Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 7 ο Εισαγωγή Το μέσο μετάδοσης αποτελεί τη φυσική σύνδεση μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη της πληροφορίας σε οποιοδήποτε σύστημα επικοινωνίας. Είναι

Διαβάστε περισσότερα

Παράδοση: Δευτέρα 6 Οκτωβρίου Ονοματεπώνυμο:.

Παράδοση: Δευτέρα 6 Οκτωβρίου Ονοματεπώνυμο:. Παράδοση: Δευτέρα 6 Οκτωβρίου Ονοματεπώνυμο:. 1 Ερωτήσεις σωστό-λάθος 1. Ως προς τον χρήστη το WAN εμφανίζεται να λειτουργεί κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο με το LAN. 2. Μια εταιρεία συνήθως εγκαθιστά και

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανισμοί QoS σε δίκτυα τεχνολογίας WiMAX

Μηχανισμοί QoS σε δίκτυα τεχνολογίας WiMAX ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΣΕΡΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Μηχανισμοί QoS σε δίκτυα τεχνολογίας WiMAX Πτυχιακή εργασία της Μιχαλάκη Ευαγγελή ΑΜ:880 Σπουδάστρια

Διαβάστε περισσότερα

Το Ασύρματο Δίκτυο TETRA. Αντωνίου Βρυώνα (Α.Μ. 1019)

Το Ασύρματο Δίκτυο TETRA. Αντωνίου Βρυώνα (Α.Μ. 1019) Το Ασύρματο Δίκτυο TETRA Αντωνίου Βρυώνα (Α.Μ. 1019) Περίληψη Γενικά Χαρακτηριστικά Τι είναι το TETRA Γενικά στοιχεία Αρχιτεκτονική δικτύου Πρωτόκολλο TETRA Υπηρεσίες TETRA Κλήσεις DMO δικτύου TETRA Ασφάλεια

Διαβάστε περισσότερα

Τηλεματική, Διαδίκτυα και Κοινωνία Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο GSM

Τηλεματική, Διαδίκτυα και Κοινωνία Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο GSM Τηλεματική, Διαδίκτυα και Κοινωνία Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο GSM 1 Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο GSM Το GSM είναι ένα ψηφιακό κυψελωτό σύστημα κινητών επικοινωνιών και αναπτύχθηκε ώστε να δημιουργηθεί ένα Ευρωπαϊκό

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Ε ΟΜΕΝΩΝ & ΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Στόχοι κεφαλαίου

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Ε ΟΜΕΝΩΝ & ΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Στόχοι κεφαλαίου ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Ε ΟΜΕΝΩΝ & ΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Στόχοι κεφαλαίου Ορισµός και περιγραφή του τρόπου επικοινωνίας δεδοµένων ίακριση µορφών σήµατος και τρόπων µετάδοσής τους Παρουσίαση ειδικού υλικού και µέσων µετάδοσης

Διαβάστε περισσότερα

Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope)

Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope) Διαμόρφωση ολίσθησης φάσης (Phase Shift Keying-PSK) Σταθερή περιβάλλουσα (Constant Envelope) Ίση Ενέργεια συμβόλων 1 Binary Phase Shift keying (BPSK) BPSK 2 Quaternary Phase Shift Keying (QPSK) 3 Αστερισμός-Διαγράμματα

Διαβάστε περισσότερα

ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκε

ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκε ΙΚΤΥΑ & INTERNET ίκτυα ίκτυο υπολογιστών: Ένα σύνολο από υπολογιστικές συσκευές που συνδέονται µεταξύ τους για σκοπούς επικοινωνίας και χρήσης πόρων. Συνήθως, οι συσκευές συνδέονται µεταξύ τους µε καλώδια

Διαβάστε περισσότερα

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΝΣΥΡΜΑΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του

Διαβάστε περισσότερα

3. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των επιλεγόμενων τηλεφωνικών γραμμών; Είναι πολύ διαδεδομένες Εχουν μικρό κόστος

3. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των επιλεγόμενων τηλεφωνικών γραμμών; Είναι πολύ διαδεδομένες Εχουν μικρό κόστος 6.1 Επεκτείνοντας το δίκτυο 1. Να αναφέρετε ονομαστικά τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στις υπηρεσίες δικτύων ευρείας περιοχής; Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στις υπηρεσίες δικτύων ευρείας περιοχής

Διαβάστε περισσότερα

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης. Διάρθρωση. Δίκτυο Υπολογιστών: ένας απλός ορισμός. Ευάγγελος Παπαπέτρου

Διάρθρωση. Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης. Διάρθρωση. Δίκτυο Υπολογιστών: ένας απλός ορισμός. Ευάγγελος Παπαπέτρου Δίκτυα Υπολογιστών I Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ. Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Ε.Παπαπέτρου (Τμ.Μηχ. Η/Υ & Πληροφορικής) MYY703: Δίκτυα Υπολογιστών I 1 / 22 Ε.Παπαπέτρου

Διαβάστε περισσότερα

Ασύρµατη λειτουργία Οδηγός χρήσης

Ασύρµατη λειτουργία Οδηγός χρήσης Ασύρµατη λειτουργία Οδηγός χρήσης Copyright 2007 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Η ονοµασία Windows είναι κατοχυρωµένο εµπορικό σήµα της Microsoft Corporation στις Η.Π.Α. Η ονοµασία Bluetooth

Διαβάστε περισσότερα

Ασύρµατη λειτουργία (µόνο σε επιλεγµένα µοντέλα)

Ασύρµατη λειτουργία (µόνο σε επιλεγµένα µοντέλα) Ασύρµατη λειτουργία (µόνο σε επιλεγµένα µοντέλα) Οδηγός χρήσης Copyright 2007 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Η επωνυµία Windows είναι εµπορικό σήµα κατατεθέν της εταιρείας Microsoft Corporation.

Διαβάστε περισσότερα

Ευρυζωνικά δίκτυα (4) Αγγελική Αλεξίου

Ευρυζωνικά δίκτυα (4) Αγγελική Αλεξίου Ευρυζωνικά δίκτυα (4) Αγγελική Αλεξίου alexiou@unipi.gr 1 Αποτελεσματική χρήση του φάσματος Πολυπλεξία και Διασπορά Φάσματος 2 Αποτελεσματική χρήση του φάσματος Η αποτελεσματική χρήση του φάσματος έγκειται

Διαβάστε περισσότερα

Ασύρματα δίκτυα και πολυμέσα. Αντωνοπούλου Ευθυμία ΓΤΠ 61

Ασύρματα δίκτυα και πολυμέσα. Αντωνοπούλου Ευθυμία ΓΤΠ 61 Ασύρματα δίκτυα και πολυμέσα Αντωνοπούλου Ευθυμία ΓΤΠ 61 Στόχοι Κατανόηση των θεμελιωδών αρχών που διέπουν τις ασύρματες επικοινωνίες και τα δίκτυα Γνωριμία με τα συστήματα των ασύρματων επικοινωνιών Ενημέρωση

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ORBCOMM Study and simulation of ORBCOMM physical layer ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΤΣΑΝΙΔΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜ. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡ/ΚΗΣ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Γ. ΓΑΡΔΙΚΗΣ. Επίγεια ψηφιακή τηλεόραση

ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜ. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡ/ΚΗΣ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Γ. ΓΑΡΔΙΚΗΣ. Επίγεια ψηφιακή τηλεόραση ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜ. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡ/ΚΗΣ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Γ. ΓΑΡΔΙΚΗΣ 5 Επίγεια ψηφιακή τηλεόραση Επίγεια τηλεόραση: Η ασύρματη εκπομπή και λήψη του τηλεοπτικού σήματος αποκλειστικά από επίγειους

Διαβάστε περισσότερα