Общие принципы построения сетей WiMAX, группирование частот в сетях WiMAX, Уровень доступа к среде передачи в сетях WiMAX

Базовая станция (БС) размещается в здании или на вышке и осуществляет связь с абонентскими станциями (АС) по схеме - точка – мультиточка (PointtoMultipoint - PMP). Возможен сеточный режим связи (Mesh - сетка связей - точка - точка - PTP), когда любые клиенты (АС) могут осуществлять связь между собой непосредственно, а антенные системы, как правило, являются ненаправленными. БС предоставляет соединение с основной сетью и радио-каналы к другим станциям. Радиус действия БС может достигать 30 км (в случае прямой видимости) при типовом радиусе сети 6–8 км. АС может быть радиотерминалом или повторителем, который используется для организации локального трафика. Трафик может проходить через несколько повторителей, прежде чем достигнет клиента. Антенны в этом случае являются направленными.

Канал связи предполагает наличие двух направлений передачи: восходящий канал (АС – БС, uplink) и нисходящий (БС – АС, downlink). Эти два канала используют разные неперекрывающиеся частотные диапазоны при частотном дуплексе и различные интервалы времени при временном дуплексе.

Группировка частот(см.раздатку): Частоты 2-11 ГГц используются при связи БС сАС, что не требует прямой видимости. Частоты 10-66 ГГц используется для связи БС с БС, необходима прямая видемость. Для передачи данных используется одна или множество несущих (сигналы с OFDM).

Сети WiMAX основаны на методе уплотнения с использованием ортогональных поднесущих – Orthogonal Frequency Multiple Access (OFDMA). Метод OFDMA представляет собой комбинацию частотного и временного алгоритмов уплотнения абонентов, в которой каждый пользователь получает необходимую ему полосу частот и интервал времени.

В качестве минимально возможного ЧВР в системах WiMAX выступает слот - совокупность подканалов и временных интервалов.

Слоты объединяются в области данных, которые выделяются каждому абоненту, группе абонентов или предназначены для передачи служебных широковещательных сообщений

Частотно-временные ресурсы для пакетов должны выделяться таким образом, чтобы образуемая ими область размещения из подканалов и символов была непрерывной.

Доступ к среде передачи.

В нисходящем канале БС работает в широковещательном режиме по схеме «точка–мультиточка», т. е. сигналы, излучаемые БС, принимают все абоненты. Каждая БС обслуживает одну соту, причем на БС применяются секторные антенны, каждой из которых может сопоставляться отдельный экземпляр подуровня МАС. В пределах одного сектора и одного частотного подканала все АС принимают один и тот же сигнал (или его часть, в случае, когда абонент находится в плохих условиях для приема). Таким образом, БС не должна координировать свои передачи с какими-либо другими станциями.

Восходящий канал является общим для всех абонентов, доступ к восходящему каналу предоставляется по запросу. В зависимости от класса облуживания абоненту могут быть присвоены права на постоянную передачу данных или на передачу только порции данных по запросу от пользователя.

В ходе сеанса связи БС и АС обмениваются служебными и информационными сообщениями. Между БС и АС может быть установлено несколько соединений с различными параметрами QoS, также БС каждому соединению назначает уникальный 16-битный идентификатор соединения (CID).

Когда АС впервые подключается к сети, БС назначает ей две пары управляющих CID. Каждая пара управляющих соединений включает в себя два идентиикатора (CID) однонаправленных соединений для нисходящего и восходящего каналов соответственно.

Существует три вида управляющих соединений и, соответственно, три типа управляющих CID: основной, главный и дополнительный.

В стандарте IEEE 802.16 каждая АС должна иметь 48-битный МАС-адрес, который однозначно определяет данную АС. МАС-адрес используется в процессе подключения АС к сети, а также в процессах аутентификации и авторизации абонентов. Каждому соединению ставится в соответствие специальный 16-битный идентификатор соединения (CID). В процессе установления соединения АС назначаются три пары управляющих соединений для поддержки разных уровней QoS.

В каждом соединении для восходящего и нисходящего каналов назначается один и тот же идентификатор. Служебные сообщения подуровня МАС никогда не передаются по транспортным соединениям, тогда как данные различных служб не передаются по каналам управления.

Соединением с одним и тем же CID могут пользоваться несколько служб более высоких уровней. Например, в пределах компании множество пользователей передает данные по протоколам TCP/IP различным адресатам, но, так как все TCP-соединения используют одни и те же параметры, трафик всех пользователей объединяется на подуровне МАС сети WiMAX и передается по одному соединению.