ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS)

Transcript

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

2 Table of Contents/Περιεχόμενα 1 Τι είναι το WiMAX; Πώς δουλεύει το WiMAX? Υπηρεσίες WiMAX Αρχιτεκτονική WiMAX Mobile Station (MS) Access Service Network (ASN) Connectivity Service Network (CSN) Ασύρματη σύνδεση Point to point (P2P) Point to Multipoint(Ρ2M) WiMAX layers WiMAX vs WiFi WiMAX vs 3G Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα

3 Τι είναι το WiMAX; 2 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) είναι μία τεχνολογία τηλεπικοινωνιών που εξασφαλίζει σταθερή και πλήρη πρόσβαση στο Διαδίκτυο. Ανήκει στο Wireless Metropolitan Area Network Δημιουργήθηκε από τον οργανισμό WiΜAX Βασίζεται στο πρότυπο IEEE Είναι μια 4G τεχνολογία. Το WiMAX καλύπτει μεγάλες αποστάσεις(μέχρι 30 μίλια) Χρήση μικροκυμάτων για τη μεταφορά των δεδομένων Εύρος συχνοτήτων: 2 ως 66 GHz Παρόμοιο με το WiFi Υποστηρίζει mesh τοπολογίες (αυξάνουν την εμβέλεια του σήματος ) Χρήση cells,κάθε cell εξυπηρετεί μέχρι 200 χρήστες

4 Πώς δουλεύει το WiMAX? 3 Το σύστημα WiMAX αποτελείται από 2 μέρη: WiMAX tower: Fixed base station towers: τοποθετούνται σε πόλεις. Παρέχουν στους συνδρομητές του WiMAX πρόσβαση στο διαδίκτυο από το σπίτι ή το γραφείο. Mobile base station towers: τοποθετούνται σε αγροτικές περιοχές. Παρέχουν πρόσβαση στο διαδίκτυο σε κινητές συσκευές αρκεί να έχουν ενσωματωμένη ειδική κάρτα Συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας Line Of Sight WiMAX Receiver: Μια συσκευή(usb modem ή PCMCIA slot card) η οποία λαμβάνει σήμα από το WiMAX tower και ενώνεται στο WiMAX δίκτυο. Εγκαθίστανται εσωτερικά ή εξωτερικά του κτιρίου

5 4 Πώς δουλεύει το WiMAX?

6 Είδη WiMAX 5 Fixed WiMAX: Οι χρήστες δεν μπορούν να κάνουν handoff ανάμεσα στα δυο base station Δεν υπάρχει mobility Mobile WiMAX: Επιτρέπει στους χρήστες να μετακινούνται ανάμεσα στους towers χωρίς να χάνεται η σύνδεση τους στο δίκτυο (handoff). Έτσι μπορούν να αναπτυχθούν πιο πολλές κινητές εφαρμογές.

7 Αντένες WiMAX 6 Οι αντένες που χρησιμοποιούνται στο WiMAX έχουν σχεδιαστεί να υποστηρίζουν συχνότητες από 1,8 έως 3.x GHz : WiMAX 1.8 GHz έχει σχεδιαστεί για να καλύψει τις συχνότητες από 1,8-1.83GHz WiMAX 2.5 GHz έχει σχεδιαστεί για να καλύψει τις συχνότητες 2,3-2,7 GHz WiMAX 3.x GHz έχει σχεδιαστεί για να καλύψει τις συχνότητες 3,3-3,8 GHz

8 Κανάλια Ραδιοκυμάτων Ασύρματης Επικοινωνίας 7 Non Line of Sight : Μια μικρή κεραία συνδέεται με τον tower. Χρησιμοποιείται ένα χαμηλότερο εύρος συχνοτήτων των 2 GHz μέχρι 11 GHz. Μπορεί να στείλει σήμα μέσα από φυσικά εμπόδια(φθάνει στο δέκτη μέσω αντανακλάσεων ) Ευέλικτo διότι απαιτεί πολύ μικρότερες κεραίες. Με μικρές κεραίες μειώνονται οι παρεμβολές μεταξύ των γειτονικών κυψελών

9 Κανάλια Ραδιοκυμάτων Ασύρματης Επικοινωνίας 8 Line of sight : Χρειάζεται αντένα πάνω στο κτίριο (διαδρομή χωρίς εμπόδια, αλλιώς η ισχύς του σήματος ελαττώνεται) Η σύνδεση είναι ισχυρότερη και πιο σταθερή οπότε στέλνει πολλά δεδομένα με λιγότερα λάθη. Χρησιμοποιούν υψηλότερες συχνότητες, φτάνοντας μέχρι 66 GHz

10 Αρχιτεκτονική WiMAX 9 Μπορεί να χωριστεί σε 3 μέρη: Mobile Station (MS) Access Service Network (ASN) Connectivity Service Network (CSN)

11 Mobile Station (MS) 10 Mobile Station (MS): Χρησιμοποιείται από τον τελικό χρήστη για σύνδεση στο διαδίκτυο. Ο σταθμός βάσης (BS) παρέχει το air interface για τους κινητούς σταθμούς (MS). Το air interface είναι η σύνδεση ραδιοεπικοινωνίας μεταξύ του κινητού σταθμού (MS) και του ενεργού σταθμού βάσης (BS)

12 Access Service Network (ASN) 11 Αποτελείται από ένα ή περισσότερους σταθμούς βάσης (BS) Σχηματίζει το δίκτυο ραδιοπρόσβασης στις άκρες του δικτύου Παρέχεται ένα interface ανάμεσα στο ASN και στους χρήστες μέσω του BS (IEEE e).

13 Connectivity Service Network (CSN) 12 Είναι ο πυρήνας του δικτύου Περιέχει δρομολογητές, servers και βάσεις δεδομένων Περιέχει location register το οποίο χρησιμοποιείται για να καταγράφεται η θέση του χρήστη Παρέχει IP λειτουργίες οι οποίες υποστηρίζουν την κινητικότητα στο δίκτυο

14 Ασύρματη σύνδεση Point to point και Point to Multipoint 13 Point to point (P2P): Χρησιμοποιείται όταν υπάρχουν μόνο 2 σημεία (αποστολέας και παραλήπτης) Χρησιμοποιείται από το Point to Multipoint(Ρ2Μ) Point to Multipoint(Ρ2M) : Χρησιμοποιείται για υπηρεσίες μετάδοσης ή διανομής Ένας BS μπορεί να εξυπηρετήσει πολλούς διαφορετικούς χρήστες ανάλογα με το bandwidth και τις υπηρεσίες που προσφέρονται.

15 WiMAX layers 14 Καθορίζει τα δύο πρώτα επίπεδα του OSI δηλαδή το Physical και το Data Link(το οποίο περιλαμβάνει το MAC layer) To MAC layer περιλαμβάνει: Convergence Sub layer (CS) MAC common part Sub layer Privacy Sub layer

16 Physical layer 15 Υπεύθυνο για τη μετάδοση των δεδομένων μέσω του air interface. Λαμβάνει πακέτα δεδομένων από το MAC layer μέσω του privacy Sub layer Είναι βασισμένο στο orthogonal frequency division multiplexing(ofdm)

17 MAC layer 16 Αποτελεί μέρος του Data Link Layer Κύριος ρόλος: Παρέχει μια διεπαφή μεταξύ του network layer και του physical layer Έχει σχεδιαστεί για P2M εφαρμογές Βασίζεται στo CSMA/CA

18 MAC s Sub layers 17 Convergence Sub layer (CS): Συμβατότητα ανάμεσα στα ανώτερα layers και των WiMAX MAC/PHY layers. MAC common part Sub layer: Υπεύθυνο για τη διαχείριση καναλιού (ranging, scheduling, εγκατάσταση σύνδεσης,δέσμευση bandwidth). MAC privacy Sub layer : Ταυτοποιεί, κρυπτογραφεί και ανταλλάσει κλειδιά ασφαλείας.

19 WiMAX vs WiFi 18 WiMAX WiFi Range ~50 χιλιόμετρα 100 μέτρα Data Transfer Rates Primary Application 100 Mbps 54Mbps Broadband Wireless Access Frequency Band 2 GHz μέχρι 66GHz 5 GHz Wireless LAN Channel Bandwidth 1.25 MHz μέχρι 20 MHz (Ευέλικτο μέγεθος καναλιού) 20 MHz(Σταθερό μέγεθος καναλιού) Radio Technology OFDM DSSS Bandwidth Efficiency ~5 bps/hz ~0.44 bps/hz Mobility Mobile WiMAX (802.16e) Υπό ανάπτυξη Mesh Ναι Όχι

20 WiMAX vs 3G 19 Standard 3G WCDMA, CDMA2000 WiMAX IEEE Max Speed 2Mbps 100Mbps Data download speeds (fixed) Data download speeds (mobile) 15 Mbps 70 Mbps 15 Mbps 20 Mbps Range Αρκετά Km Αρκετά Km

21 Πλεονεκτήματα WiMAX 20 Ευελιξία Bandwidth: Τα επίπεδα bandwidth των υπηρεσιών είναι ευέλικτα όταν γίνεται download και upload. Έτσι οι εταιρείες μπορούν να το προσαρμόσουν στις ανάγκες τους Ευελιξία στην τιμή: Οι παροχείς WiMAX προσφέρουν το bandwidth που τους ζητά ο πελάτης τους. Η τιμή είναι ανάλογη με το μέγεθος του bandwidth. Γρήγορη εγκατάσταση της σύνδεσης: Όταν ο χρήστης κινείται, αρχίζει καινούργια σύνδεση στη νέα του τοποθεσία (handoff) Επιτρέπει υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις σε απομακρυσμένες και αραιοκατοικημένες περιοχές Ένας σταθμός μπορεί να εξυπηρετήσει πολλούς χρήστες Παρέχει Internet υψηλής ταχύτητας, τηλεφωνικές υπηρεσίες και εφαρμογές βίντεο Βολικό για τον χρήστη λόγω της σύνδεση που υπάρχει «παντού»

22 Μειονεκτήματα WiMAX 21 WiMΑΧ range: Η σύνδεση αποδυναμώνεται, αν η απόσταση αυξάνεται, δηλ. ο χρήστης βρίσκεται μακριά από τον tower. Κατανάλωση ενέργειας: Καταναλώνεται πολλή ηλεκτρική ενέργεια λόγω του ότι καλύπτει μεγάλη εμβέλεια. Κακός καιρός: Επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες Έλλειψη ποιότητας όταν πολλοί χρήστες έχουν πρόσβαση την ίδια στιγμή Ακριβός εξοπλισμός: Μεγάλος εξοπλισμός εγκατάστασης και υψηλό λειτουργικό κόστος. Bandwidth: Όταν είναι πολλοί χρήστες συνδεδεμένοι η ταχύτητα μειώνεται

23 References pdf

24 23 Questions?/Ερωτήσεις;