IEEE 802.16 Trådløs MAN Foreleser: Kjell Åge Bringsrud Epost: kjellb@ifi.uio.no 24.02.2005 inf3190 1
24.02.2005 inf3190 2
Skille mellom: Fysiske Lag MAC Lag QoS 24.02.2005 inf3190 3
Funksjoner: Mål: Sørge for høyhastighets Internet tilgang for abonnenter hjemme og i foretak, uten kabler. Base stasjoner (BS) kan håndtere tusener av abonnent-stasjoner (subscriber stations; SS) Aksess-kontroll forhindrer kollisjoner. Understøtter: Tradisjonelle taleorienterte telefonsentraler Tale over IP TCP/IP Aplikasjoner med ulike QoS krav. 24.02.2005 inf3190 4
Mange del-standarder: 802.16 standards: 802.16.1 (10-66 GHz, line-of-sight, up to 134Mbit/s) 802.16.2 (minimizing interference between coexisting WMANs.) 802.16a (2-11 Ghz, Mesh, non-line-ofsigth) 802.16b (5-6 Ghz) 802.16c (detailed system profiles) P802.16e (Mobile Wireless MAN) Vi vil fokusere på 802.16.1 24.02.2005 inf3190 5
24.02.2005 inf3190 6
Fysiske laget MAC laget QoS 24.02.2005 inf3190 7
Fysiske laget (1) Burst single-carrier modulasjon Tillater bruk av retningsbestemte antenner. Tillater bruk av to forskjellige duplex overførings-metoder: Frekvens-Delt Duplex overføring (FDD) Tids-Delt Duplex overføring (TDD) Understøtter både full og halv duplex stasjoner 24.02.2005 inf3190 8
Tids-Delt Duplex overføring (TDD) 24.02.2005 inf3190 9
Frekvens-Delt Duplex overføring (FDD) Frekvens-spektret deles opp i unike frekvensbånd eller kanaler. Disse kanalene tilordnes brukere på forespørsel. Flere brukere kan ikke dele en kanal. Brukere tildeles en kanal som et par av frekvenser (fram- og tilbake-kanaler) FDD krever RF filtrering for å redusere interferens mellom tilstøtende kanaler. 24.02.2005 inf3190 10
FDD TID Kanal-1 Kanal-2 Kanal-3 Kanal-4 Channel-5 Kanal-5 Channel-6 Kanal-6 Channel-7 Kanal-7 Channel-8 Kanal-8 Channel-9 Kanal-9 FREKVENS 24.02.2005 inf3190 11
Fysiske laget (2) Adaptive Data Burst Profiler Overførings-parametre (f.eks. modulasjons og FEC settinger) kan modifiseres på en rammefor-ramme basis for hver SS. Profiler identifiseres ved Interval Usage Code (DIUC and UIUC) 24.02.2005 inf3190 12
Fysiske laget (3) Bruker både TDM (Tids-Delt Multipleksing) og TDMA (Tids-Delt Multiple Aksess) Hva er forskjellen? Ikke mye, men hvert TDMA burst har et preamble foran seg TDM TDMA 24.02.2005 inf3190 13
Fysiske laget MAC Laget QoS 24.02.2005 inf3190 14
Media Acces Control (MAC) Forbindelses-orientert Forbindelses-identifikator (Connection ID; CID), Tjeneste-flyter (Service Flows; FS) Kanal-tilgang: UL-MAP Definerer opplink kanal-tilgang Definerer opplink data burst profiler DL-MAP Definerer nedlink data burst profiler UL-MAP and DL-MAP overføres begge i begynnelsen av hver nedlink del-ramme (FDD and TDD). 24.02.2005 inf3190 15
TDD Nedlink del-ramme 24.02.2005 inf3190 16
FDD burst innramming 24.02.2005 inf3190 17
FDD Nedlink del-ramme 24.02.2005 inf3190 18
Opplink del-ramme 24.02.2005 inf3190 19
Opplink intervaller Initielle vedlikeholds-muligheter Rangering Bestemme nettverks-forsinkelse og be om sendestyrke eller profil forandringer. Kollisjoner kan forekomme i dette intervallet Forespørsel-muligheter SSer ber om båndbredde som svar på polling fra BS. Kollisjoner kan også forekomme i dette intervallet. Data tildelings-periode SSer overfører data bursts i de intervallene som tilbys av BS. Transisjons-gap mellom data intervaller av synkroniserings-årsaker. 24.02.2005 inf3190 20
Båndbredde forespørsel og tildeling (1) SSer kan be om båndbredde på 3 måter: Bruke contention request opportunities intervallet når den blir pollet av BS (multicast eller kringkastings poll). Sende en enkeltstående MAC melding som kalles BW request i en allerede tildelt slot. Piggybacke en BW request melding på en data pakke. 24.02.2005 inf3190 21
Båndbredde forespørsel og tildeling (2) BS tildeler/allokerer båndbredde i en av to modi: Grant Per Subscriber Station (GPSS) Grant Per Connection (GPC) Avgjørelse basert på ønsket båndbredde og QoS krav vs tilgjengelige resurser. Tildelinger realiseres gjennom UL-MAP. 24.02.2005 inf3190 22
Unicast Polling BS Poll(UL-MAP) Alloc(UL-MAP) SS Request Data 1. BS allokerer plass til SSen i opplink del-rammen. 2. SS bruker den tildelte plassen til å sende en båndbreddeforspørsel (bw request). 3. BS tildeler den ønskede plassen for SSen (hvis tilgjengelig). 4. SS bruker tildelt plass for å sende data. 24.02.2005 inf3190 23
4 typer tildelings-tjenester Uanmodet tildeling (Unsolicited Grant Service; UGS) Sanntids, periodiske, fast størrelse pakker (f.eks. T1 or VoIP) Restriksjoner på båndbredde-forespørsler (Poll-Meg bit) Feilindikator (Slip Indicator; SI) Sanntids polling (Real-Time Polling Service; rtps) Sanntids, periodiske, variabel størrelse pakker (f.eks. MPEG) BS sender ut periodiske unicast poll. Kan ikke bruke contention requests, men piggybacking er ok. Ikke sanntids polling (Non-Real-Time Polling Service; nrtps) Variabel størrelse pakker med små forsinkelses-krav (f.eks. FTP) BS sender ut unicast poll regelmessig (ikke nødvendigvis periodisk) Kan også bruke contention requests og piggybacking. Best Effort Service Aldri pollet individuelt Kan bruke contention requests og piggybacking 24.02.2005 inf3190 24
Tildelings-typer 24.02.2005 inf3190 25
Fysiske lag MAC Laget QoS 24.02.2005 inf3190 26
The QoS Object Model Scheduling type 24.02.2005 inf3190 27
QoS mekanismer Klassifikasjon Mapping fra MAC SDU felter (f.eks. destinasjons IP adresse eller TOS felt) til CID og SFID Tildeling (Scheduling) Nedlink tildelingsmodul Enkel, alle køer i BS Opplink tildelingsmodul Køer er distribuert blandt SSer. Kø-tilstander og QoS krav fremskaffes gjennom bånbredde-forespørsler. Algoritmer er ikke definert i standarden 24.02.2005 inf3190 28
Stikkord vedrørende 802.16a utvidelsen Maskenett topologi Fri sikt kreves ikke 2-11 GHz ARQ støtte (Automatic repeat request) Mer QoS signallering Dynamisk frekvens-valg, for å unngå interferens med WLAN. 24.02.2005 inf3190 29
Oppsummering, trådløse nett Tekniske attributter: Mobilitet, portabilitet Dekningsgrad Frekvensområde Frekvenshopping Tidsdelt dupleks (TDD) Interferens Innramming Adressering Strømforbruk QoS Sikkerhet Virkemåte IEEE standarder: Trådløst Ethernet (WLAN; IEEE 802.11) Bluetooth (WPAN; IEEE 802.15) Trådløst MAN (WMAN; IEEE 802.16) 24.02.2005 inf3190 30