ΑσύρµαταΜητροπολιτικά ίκτυα

Transcript

1 ΑσύρµαταΜητροπολιτικά ίκτυα

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

3 Τοπολογία Αρχικά τα ασύρµατα µητροπολιτικά δίκτυα προορίζονται για τη διασύνδεση κτιρίων. Στη συνέχεια εξοπλισµός για ανεξάρτητους υπολογιστές.

4 Κίνητρα Η επιτυχία των ασύρµατων τοπικών δικτύων (WiFi). Η ανάγκη για φθηνή ευρυζωνική σύνδεση αποµακρυσµένων σηµείων. Οι εξελίξεις στην ασύρµατη τεχνολογία.

5 Πλεονεκτήµατα Ευρυζωνικές υπηρεσίες δεδοµένων, φωνής και video. Ταχύτερη διάδοση στην αγορά, χαµηλότερο κόστος λειτουργίας. Κάλυψη του συνδροµητικού βρόχου (last-mile). Ευελιξία. Αξιοπιστία. Ανταγωνιστικότητα.

6 Πρότυπο ΙΕΕΕ ακτίνα κάλυψης µέχρι 50 χλµ. εύρος ζώνης Mbps ανά κανάλι. ανάπτυξη πρότυπου σηµείου-προς-πολλά σηµεία (point-to-multipoint, PMP) ασύρµατης ευρυζωνικής πρόσβασης για συστήµατα 2-66 GHz. Το πρότυπο καλύπτει τα επίπεδα MAC και PHY.

7 Ιστορικό εκ. 2001: γιασταθερήασύρµατη πρόσβαση στη ζώνη GHz. Ιαν. 2003: a γιασταθερήασύρµατη πρόσβαση στη ζώνη 2-11 GHz. Ιουν. 2004: υποστήριξη CPE εσωτερικού χώρου. εκ. 2005: e υποστήριξηκινητικότητας. Νοε. 2009: ενσωµάτωσηεπιµέρους προτύπων 2011: m υποστήριξηως 300 Mbps

8 WiMAX WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access. WiMAX είναι το όνοµα πιστοποίησης για προϊόντα που υποστηρίζουν και αλληλοσυνεργάζονται µε τα πρότυπα IEEE και ETSI HIPERMAN.

9 Υποστήριξη WiMAX forum, προώθηση και υποστήριξη συµβατότητας για προϊόντα WiMAX. Εκατοντάδες εταιρείες-µέλη (κατασκευαστές, τηλεπικοινωνιακοί οργανισµοί).

10 Σχεδιασµός Στόχος: Ανάπτυξη της ασύρµατης διεπαφής βασισµένης σε ένα κοινό πρωτόκολλο MAC. Σχεδιασµόςενός ευέλικτου επιπέδου MAC και του αντίστοιχου φυσικού επιπέδου στα GHz.Υποστήριξηπολλαπλών φυσικών επιπέδων (PHY).

11 Φυσικό Επίπεδο Στη ζώνη GHz επιβάλεται οπτική επαφή (LOS) (single-carrier). Στη ζώνη 2-11 GHz απαιτείται NLOS (SC, OFDM-TDMA, OFDMA). Περιέχει διαφορετικές τεχνικές διαµόρφωσης και πολυπλεξίας (FDD, TDD). Ο ρυθµός µετάδοσης εξαρτάται από τη διαµόρφωση και την κωδικοποίηση. Channel Size (MHz) Bit Rate (Mbps) QPSK Bit Rate (Mbps) 16-QAM Bit Rate (Mbps) 64-QAM

12 ΈλεγχοςΠρόσβασης Μέσου (MAC) Σχεδιασµός για εφαρµογές ασύρµατης ευρυζωνικής πρόσβασης PMP. Ο αρχικός σχεδιασµός του επιπέδου MAC είναι αρκετά ευέλικτος, ώστε να µπορεί να υποστηρίξει τις επεκτάσεις του Ικανοποιεί την απαίτηση για πολύ υψηλούς ρυθµούς µετάδοσης (ως και 268 Mbps) και προς τις δύο κατευθύνσεις.

13 Μοντέλο Αναφοράς

14 ΥποστήριξηΜη ΟπτικήςΕπαφής Στα προϊόντα WiMAX 2-11 GHz, υποστηρίζεται η κάλυψη χωρίς οπτική επαφή. Σε σύνδεση χωρίς οπτική επαφή, το σήµα φτάνει στο δέκτη, µέσω ανάκλασης, σκέδασης, περίθλασης.

15 Line Of Sight (LOS)

16 Non Line Of Sight (NLOS)

17 ΤεχνολογικήΥποστήριξη NLOS Τεχνολογία OFDM. Υποχρησιµοποίηση καναλιών (sub-channeling). Κατευθυντικές κεραίες. ιαφοροποίηση (diversity) µετάδοσης και λήψης. Προσαρµοστική διαµόρφωση. Τεχνικές διόρθωσης σφαλµάτων. Έλεγχος ισχύος.

18 OFDM 1/2

19 OFDM 2/2

20 Sub-channeling

21 ΚατευθυντικέςΚεραίες Αυξάνει η ενίσχυση (gain) της κεραίας. Μειώνεται η διασπορά καθυστέρησης. Εξαλείφονται σήµατα τεθλασµένων διαδροµών που καταγράφονται σε πλάγιους ή οπίσθιους λοβούς. Μελλοντικά: προσαρµοστικές κεραίες.

22 ιαφοροποίησημετάδοσης-λήψης Ιδέα: να χρησιµοποιηθούν οι εναλλακτικές διαδροµές του σήµατος για επιπλέον ενίσχυση και αξιοπιστία. Μετάδοση του ίδιου σήµατος σε διαφορετικόχρόνο, συχνότητα, κεραία. Λήψη των διαφοροποιηµένων σηµάτων και συνδυασµός τους για αξιόπιστο αποτέλεσµα.

23 Προσαρµοστική ιαµόρφωση Το σύστηµα διαµόρφωσης προσαρµόζεται ανάλογα µε τη στάθµη θορύβου. Μελίγοθόρυβο, χρησιµοποιεί αποδοτική διαµόρφωση 64 QAM, επιρρεπή σε λάθη. Όταν αυξάνεται ο θόρυβος, µεταπίπτει σε λιγότεροαποδοτικές, αλλά πιο εύρωστες διαµορφώσεις.

24 Τεχνικές ιόρθωσηςσφαλµάτων Κώδικες διόρθωσης σφαλµάτων Reed- Solomon. Συγκεραστική κωδικοποίηση. Interleaving.

25 ΈλεγχοςΙσχύος Ο σταθµόςβάσηςρυθµίζει τη στάθµη ισχύος εκποµπής των τερµατικών, ώστε η ισχύς τουσήµατοςπου φθάνει σε αυτόν να είναι σταθερή. εν απαιτείται η µέγιστη ισχύς κάθε φορά. Μειώνονται οι ενεργειακές ανάγκες των τερµατικών. Μειώνονται οι παρεµβολές σε άλλους σταθµούς βάσης.

26 ΠαράδειγµαΕγκατάστασης Σταθµός Βάσης µε βασικό εξοπλισµό: Βασική υλοποίηση WiMAX. Βασική ισχύς εξόδου RF. Σταθµός Βάσης µε πλήρη εξοπλισµό: Υψηλότερη ισχύς εξόδου RF. ιαφοροποίηση σήµατος σε ποµπό/δέκτη. Sub-channeling. ARQ.

27 Οδηγός εγκατάστασης WiMAX 1/2

28 Οδηγός Εγκατάστασης WiMAX 2/2 Ακτίνες κάλυψης συστήµατος µε πλήρη και βασικό εξοπλισµό.

29 ή e (1/3)

30 ή e (2/3)

31 ή e (3/3) απλή διαµόρφωση λειτουργία σεµη αδειοδοτούµενες ζώνες υψηλότερη ρυθµαπόδοση προϊόντα νωρίτερα στην αγορά e υποστήριξη κινητικότητας καλύτερη κάλυψη εσωτερικών χώρων ευελιξία στη διαχείριση ραδιοπόρων αναµενόµενο εύρος προϊόντων

32 802.16m WiMAX v2.0 Υποστήριξη 4x2 ΜΙΜΟ Κανάλια 20 MHz (αντί 5 ή 10 MHz) Ρυθµοί µετάδοσης 120 Mbps downlink 60 Mbps uplink Προταθείσα 4G τεχνολογία

33 802.16m vs e

34 802.16m in IMT advanced

35 802.16m ή LTE Προταθείσες 4G τεχνολογίες ραδιοπρόσβασης Η απόδοση τους εξαρτάταιαπό το διαθέσιµο φάσµα Πιθανή η συµπληρωµατική τους χρήση

36 Σύγκριση WiMAX LTE

37 ΙΕΕΕ εκ. 2002: Εγκρίνεται η οµάδα εργασίας για το πρότυπο IEEE MBWA (Mobile Broadband Wireless Access). Στόχος: η παρασκευή µιας προδιαγραφής για ασύρµατη διεπαφή σχεδιασµένη για IP υπηρεσίες και µε ρυθµό δεδοµένων πάνω από 1Mbps για κάθε χρήστη. Απευθύνεται σε αδειοδοτηµένες ζώνες κάτω από 3.5 GHz. Υποστηρίζει αξιόπιστα ταχύτητα κινητώνωςκαι 250 km/h. To 2011 το πρότυπο τέθηκε σε καθεστώς hibernation λόγω έλλειψης ανάπτυξης

38 MBWA, Mobile-Fi, Λιγότερη υποστήριξη από τη βιοµηχανία. Επικαλύπτεται σηµαντικά µε το e. Προσανατολισµένο σε IP εφαρµογές. ηµοσιεύτηκε ως πρότυπο, δεν απέκτησε µερίδιο αγοράς