Исследование аппаратных средств радиопередатчиков стандарта WiMAX - Диссертация

2.4 Модель COST-231 HataИсследование аппаратуры и планирование сетиКак и сети, основанные на использовании проводов или оптических волокон (optical fiber), беспроводные сети передают информацию между компьютерными устройствами. Беспроводные сети в качестве средства передачи для обеспечения взаимодействия между пользователями, серверами и базами данных используют радиоволны или инфракрасный (ИК) диапазон. Сейчас многие производители интегрируют платы интерфейса сети (network interface card, NIC), так называемые сетевые адаптеры, и антенны в компьютерные устройства таким образом, что они не видны пользователю. WLAN-сети имеют ряд преимуществ перед обычными кабельными сетями: - WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса; Wi-Fi сеть может использоваться: - для беспроводного подключения пользователей к сети;поле управляющего заголовка FSH и карты распределения полей нисходящего канала DL-MAP - передаются одновременно после преамбулы и состоят из двух OFDMA символов. FSH должен содержать префикс нисходящего канала DL_Frame_prefix, указывающий используемые сегменты и параметры карты DL-MAP нисходящего канала (длина, используемый метод кодирования и число повторений), транслируемой сразу за заголовком кадра. Карта DL-MAP содержит: тип сообщения управления равный двум (8 bit), код длительности кадра (8 bit), номер передаваемого кадра (24 bit), дескриптор нисходящего канала (8 bit), идентификатор базовой станции (48 bit), номера OFDMA символов (8 bit), элементы DL-MAP (количество бит переменное для каждого элемента) и заполняющие биты (4 bit); поле карты восходящего канала UL-MAP и пакеты данных для АС - передаются одновременно после управляющего заголовка FSH и карты распределения полей нисходящего канала DL-MAP. Карта UL-MAP содержит: тип сообщения управления равный трем (8 bit), дескриптор восходящего канала (8 bit), дескриптор нисходящего канала (32 bit), номера OFDMA символов (8 bit), элементы UL-MAP (количество бит переменное для каждого элемента) и заполняющие биты (4 bit);NRM разделяет систему на три логические части: 1) мобильные станции, используемые абонентами для получения доступа к сети; 2) ASN (access services network) - сеть доступа к услугам, которая является собственностью оператора доступа к сети (NAP - Network Access Provider); ASN состоит из одной или нескольких базовых станций, которыми управляет один или несколько шлюзов ASN (ASN-GW). A и C разделяют функции между БС и шлюзом ASN по-разному, а именно, в управлении мобильностью и радиоресурсами. Во время сеансов связи шлюз организует хэндовер абонентам и пейджинг АС, управляет доступом к сети. В направлении БС шлюз поддерживает туннельное соединение; в направлении ядра сети (CSN) шлюз организует соединение по стандартному IP протоколу.Группа разработки сети NWG (network working group) WIMAX разработала стыки и интерфейсы RP (reference points), т.е. концептуальные соединения между различными функциональными элементами: ASN, CSN, АС, БС. Стыки не всегда являются физическими соединениями, а только в тех случаях, когда функциональны элементы расположены в разных местах, т.е. в различных физических устройствах. Следует отметить, что WIMAX Forum продолжает работу по совместимости разработанных RP на основе специфицированных нормативных протоколов c целью обеспечения максимальной пропускной способности сети. R4 ASN и ASN Набор протоколов управления и организации сквозных каналов, начинающихся/ заканчивающихся в различных устройствах внутри ASN, которые координируют мобильность АС между ASN. Протоколы организации сквозных каналов обеспечивают передачу данных внутри структуры ASN или туннельных соединений между БС и шлюзом ASN.В данной главе были рассмотрены основные технологии беспроводного широкополосного доступа, особенности стандарта IEEE 802.16, проведен анализ основных характеристик стандарта IEEE 802.16, рассмотрена архитектура построения сети на базе стандарта IEEE 802.16, структура базовой сети, стеки и протоколы.Если учитывать, что не все абоненты, сразу подключатся к сети (а часть вообще не будет подключаться), то среднее число составит около 2800 абонентов (70% из 4000 абонентов). Шестиугольники лучше всего аппроксимируют круговую форму зоны радио покрытия базовой станции на ровной местности без препятствий, а края шестиугольников хорошо аппроксимируют границы между сотами равных размеров. На практике область покрытия базовой станции не обладает правильной круговой формой, поскольку она зависит от структуры местности и препятствий - зданий, деревьев и т.д. С определенной точностью соты можно спроектировать на основе обработки данных цифровой карты местности сложным специализированным программным обеспечением, которое имитирует распространение электромагнитных волн на цифровой модели местности. Пусть центральные соты соседних кластеров расположены на расстоянии R от центра опорной соты.При организации сети необходимо найти золотую середину, используя наибольший частотный

Оглавление

Введение

1. Основные характеристики стандарта WIMAX

1.1 Краткий обзор сетей беспроводного широкополосного доступа

1.2 Особенности стандарта IEEE 802.16

1.3 Частотные диапазоны стандарта IEEE 802.16

1.4 Физический уровень

1.5 Архитектура построения сети WIMAX

1.5.1 Базовая модель сети

1.5.2 Стеки и интерфейсы

Выводы по главе I

2. Методы планирования сетей WIMAX

2.1 Принципы построение сети WIMAX в в поселке городского типа

2.2 Методы ослабления соканальных помех

2.2.1 Увеличение количества сот в кластере

2.2.2 Использование секторных антенн

2.2.3 Комбинированное планирование сот

3. Исследование аппаратуры и планирование сети

3.1 Выбор аппаратуры и расчет сети

3.2 Расчет трассы сети WIMAX

3.3 Расчет пропускной способности сети WIMAXВ данной главе были рассмотрены основные технологии беспроводного широкополосного доступа, особенности стандарта IEEE 802.16, проведен анализ основных характеристик стандарта IEEE 802.16, рассмотрена архитектура построения сети на базе стандарта IEEE 802.16, структура базовой сети, стеки и протоколы.

Введение

Обоснование темы диссертации и актуальность. В Республике Узбекистан создана современная и мощная законодательная база в сфере инфокоммуникационных технологий [1-4]. В республике предусмотрены проведение модернизации, технического и технологического перевооружения предприятий, широкое внедрение современных гибких технологий. Ставится задача ускорения реализации принятых отраслевых программ модернизации, технического и технологического перевооружения производства [7]. Одной из важнейшей задач, которое стоит перед нашим обществом, является обеспечение поступательного и устойчивого развития страны [8]. В Постановлении Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно-коммуникационных технологий» принята «Программа дальнейшего внедрения и развития информационно-коммуникационных технологий в Республике Узбекистан на 2012-2014 годы», в которой большое внимание уделяется развитию инфраструктуры информационно-коммуникационных технологий, в частности, разработке и реализации технических проектов [5, 6].

Объект и предмет исследования. Диссертация состоит из 3 глав и приложения. Проводится исследование аппаратных средств радиопередачиков стандарта WIMAX в части их применения на сетях беспроводной связи с широкополосным доступам, рассматриваются особенности их характеристики, а также проводится расчет зон покрытия и пропускной способности сетей WIMAX.

Цель и задача исследования. Целью диссертационной работы является проведение комплексных исследований характеристик и особенностей применения беспроводной связи с широкополосным доступом на базе технологии WIMAX.

В задачи диссертационной работы входит: - определение методов планирования сетей WIMAX;

- рассмотрение принципов построение сетей WIMAX в части аппаратных средств радиопередатчиков;

- определение методов ослабления соканальных помех и необходимости увеличение количества сот в кластере;

- определение эффективности использования секторных антенн, комбинированного планирования сот и характеристика канала связи;

- выбор аппаратуры для построения сети, расчет трассы сети WIMAX, расчет пропускной способности сети WIMAX.

Гипотеза исследований. При проведении исследований в данной диссертации предполагается, что результаты исследований могут быть использованы практически для развития сетей с беспроводным широкополосным доступом и беспроводной связи в целом.

Краткий литературный обзор по теме диссертации. В настоящее время во всемирной научной литературе большое внимание уделяется развитию широкополосного доступа. Вопросами исследования и развития беспроводной связи занимались ведущие специалисты и ученые в области информационно-телекоммуникационных технологий всего мира. Результаты исследований широко освещены в мировой научной и научно- популярной литературе, сети интернет.

Методы исследований. В работе были использованы методы анализа, синтеза, индукции, дедукции полученных результатов исследования систем беспроводной связи.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов. Заключается в том, что полученные результаты исследований могут быть использованы практически при планирования, развертывании и развитии сетей с широкополосным беспроводным доступом в Республике Узбекистан, а также использованы для дальнейших научных исследований в области беспроводной связи.

Научная новизна исследований. На основе проведенных исследований получены следующие научные результаты: выбрана эффективная модель построения беспроводной сети WIMAX, выбран оптимальный метод подавления сокональных помех, для расчета трасы сети выбрана и применена необходимая модель распространения радиоволн COST-231 Hata, проведен расчет пропускной способности сети и ее эффективности.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка литературы. Основной текст диссертации занимает 96 страниц. Работа содержит 41 рисунка, включая графики, 22 таблицы, а также список литературы из 21 наименований.