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.

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

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

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

Πρότυπο ΙΕΕΕ 802.16 ακτίνα κάλυψης µέχρι 50 χλµ. εύρος ζώνης 15-75 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.

Ιστορικό 802.16 εκ. 2001: 802.16 γιασταθερήασύρµατη πρόσβαση στη ζώνη 10-66 GHz. Ιαν. 2003: 802.16a γιασταθερήασύρµατη πρόσβαση στη ζώνη 2-11 GHz. Ιουν. 2004: 802.16-2004 υποστήριξη CPE εσωτερικού χώρου. εκ. 2005: 802.16e υποστήριξηκινητικότητας. Νοε. 2009: 802.16-2009 ενσωµάτωσηεπιµέρους προτύπων 2011: 802.16m υποστήριξηως 300 Mbps

WiMAX WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access. WiMAX είναι το όνοµα πιστοποίησης για προϊόντα που υποστηρίζουν και αλληλοσυνεργάζονται µε τα πρότυπα IEEE 802.16 και ETSI HIPERMAN.

Υποστήριξη WiMAX forum, http://www.wimaxforum.org/παρέχει προώθηση και υποστήριξη συµβατότητας για προϊόντα WiMAX. Εκατοντάδες εταιρείες-µέλη (κατασκευαστές, τηλεπικοινωνιακοί οργανισµοί).

Σχεδιασµός Στόχος: Ανάπτυξη της ασύρµατης διεπαφής βασισµένης σε ένα κοινό πρωτόκολλο MAC. Σχεδιασµόςενός ευέλικτου επιπέδου MAC και του αντίστοιχου φυσικού επιπέδου στα 10-66 GHz.Υποστήριξηπολλαπλών φυσικών επιπέδων (PHY).

Φυσικό Επίπεδο Στη ζώνη 10-66 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) 20 25 28 Bit Rate (Mbps) QPSK 32 40 44.8 Bit Rate (Mbps) 16-QAM 64 80 89.6 Bit Rate (Mbps) 64-QAM 96 120 134.4

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 802.16. Ικανοποιεί την απαίτηση για πολύ υψηλούς ρυθµούς µετάδοσης (ως και 268 Mbps) και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Μοντέλο Αναφοράς 802.16

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.

Line Of Sight (LOS)

Non Line Of Sight (NLOS)

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

OFDM 1/2

OFDM 2/2

Sub-channeling

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.

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.

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.

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

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.

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.

Οδηγός εγκατάστασης WiMAX 1/2

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

802.16-2004 ή 802.16e (1/3)

802.16-2004 ή 802.16e (2/3)

802.16-2004 ή 802.16e (3/3) 802.16-2004 απλή διαµόρφωση λειτουργία σεµη αδειοδοτούµενες ζώνες υψηλότερη ρυθµαπόδοση προϊόντα νωρίτερα στην αγορά 802.16e υποστήριξη κινητικότητας καλύτερη κάλυψη εσωτερικών χώρων ευελιξία στη διαχείριση ραδιοπόρων αναµενόµενο εύρος προϊόντων

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

802.16m vs 802.16e

802.16m in IMT advanced

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

Σύγκριση WiMAX LTE

ΙΕΕΕ 802.20 εκ. 2002: Εγκρίνεται η οµάδα εργασίας για το πρότυπο IEEE 802.20 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

MBWA, Mobile-Fi, 802.20 Λιγότερη υποστήριξη από τη βιοµηχανία. Επικαλύπτεται σηµαντικά µε το 802.16e. Προσανατολισµένο σε IP εφαρµογές. ηµοσιεύτηκε ως πρότυπο, δεν απέκτησε µερίδιο αγοράς