Проектирование сети беспроводного широкополосного доступа (стр. 2 из 4)

· Выполняются функции R1/R6/R8

· гибкий размер FFT(быстрого преобразования Фурье)–до 2048 несущих частот

· Гибкая ширина канала – до 20 МГц

· Поддержка до 4 каналов (Tx/Rx)

· многообразие AAS

· высокоэффективный CDMA детектор

· IF подключается к RF ODU

· Широкий выбор повторного использования моделей

· Улучшенное шифрование каналов (CTC)

· HARQ

· Оценка приспособленности

· Фрагментация/ повторная сборка

· Экономия энергии

· Управление хэндовером(переключением абонентского устройства с одной БС на другую)

· Управление питанием

· Управление сигналом (сетевой вход, основы взаимодействия двух абонентов сети, аутентификация и регистрация, управление соединением)

· QoS PEP для воздушного интерфейсного трафика

· Составление расписания –вычисление лимита выделяемого ресурса при подключении для доставки всех типов данных

· Формирование кадров/пакетов

· Составление маршрута передачи данных R6 (GRE) и интерфейса 802.16e Аутентификация трафика и шифрование

· Аутентификация при помощи реле

· Приемник кода безопасности

· Взаимодействие клиент/сервер

· Процесс определения IP-адреса

•PIU –Модуль интерфейса питания (1+1)

•AVU –Модуль воздушной вентиляции

•PSU –Модуль источника питания (3+1)

Рис. 2.2. 19-ти дюймовое шасси базовой станции BreezeMAX со всеми установленными модулями

Таблица 2.1 Технические характеристики базовой станцииBreezeMAX 4Motion

Частотный диапазон:	2.3 ГГц	2,305 - 2,360 МГц
	2.5 ГГц	2,305 - 2,360 МГц
	3.5 ГГц	3,399 - 3,600 МГц
	5.2 ГГц	5,150 - 5,350 МГц
Выходная мощность	34-39 дБ
Модуляция	OFDMА 1024/512 FFT с адаптивной саб-модуляцией: QPSK, 16QAM, 64QAM
Ширина канала	5 МГц, 10 МГц, 20 МГц (выбирается программно)
Разрешение центральной частоты	0.125 МГц
Чувствительность, типовые значения	-80 dBm для самого высокого уровня модуляции (QAM64)@5 МГц-98 dBm для самого высокого уровня модуляции (BPSK)@5 МГц

2.3 Антенные системы

В платформе 4Motion предполагается использовать несколько конфигураций антенн. Так, для формирования независимых потоков в каждом антенном канале предлагается три варианта: разнесенные антенны с различной поляризацией Антенны должны быть разнее сены на расстояние не менее 10 длин волн (l). Как правило, для этого используются две двухэлементные антенны с взаимной поляризацией элементов 90°, но подключаются только по одному элементу в антенне. Использование кросс поляризационных антенн с поляризацией ±45° относительно линии горизонта объясняется тем, что при переотражении сигналов изменяется их поляризация. Второй вариант подразумевает применение Х-образной антенны с двумя элементами со взаимно-ортогональной поляризацией. Такая поляризация обеспечивает разнесение каналов не менее чем на 20 дБ. Оба этих варианта позволяют организовать передачу по двум независимым каналам.

Для реализации передачи по четырем каналам рекомендована четырехэлементная антенная система – две Х-образные антенны (как в предыдущем варианте), разнесенные друг 0от друга не менее чем на 10l. Во всех этих вариантах подразумевается, что каждый антенный элемент формирует луч шириной 65° в азимутальной плоскости и 7° – в вертикальной (по уровню 3 дБ), уровень боковых лучей до -30 дБ в азимутальной плоскости и -17 дБ – в вертикальной. Для задач адаптивного формирования диаграммы направленности используют антенные массивы из четырех близко расположенных элементов с вертикальной поляризацией. Однако для смешанных режимов этот вариант не оптимален.

2.4 Абонентское оборудование

С платформой BreezeMAX 4Motion предлагается несколько вариантов оборудования конечного пользователя (CPE), которые позволяют операторам эффективно обслуживать разнообразных пользователей в деловых и жилых секторах (рис.11). Выпускается четыре варианта CPE: для наружного монтажа – устройства BreezeMAX PRO CPE (с наружным и внутренним модулями), для установки внутри помещений самостоятельно инсталлируемые устройства BreezeMAX 4Motion Si, а также модемы в формате PC Card и USB Dangle.

Устройство BreezeMAX 4Motion Si – это компактное, портативное устройство, инсталлируемое непосредственно конечным пользователем. Оно напрямую подключается к ПК и активируется через SIM-карту или с помощью специального приложения. Так же, как и абонентское устройство PRO, портативная абонентская станция выпускается в двух вариантах – на чипсете Intel RD2 и на чипсете компании Beceem. В первом случае устройство оснащено шестью антеннами, расположенными под корпусом.

Устройство на чипсете Beceem оснащено двумя небольшими всенаправленными антеннами. Выпускается несколько вариантов устройств BreezeMAX 4Motion Si для каждого из диапазонов 2,3; 2,5 и 3,5 ГГц. Все они включают обязательный интерфейс IEEE 802.3 Ethernet 10/100-BaseT (от 1 до 4 портов RJ-45). Опционально устройства оснащаются модулем IEEE 802.11b/g для организации локальной точки доступа, а также голосовым шлюзом для передачи VoIP.

BreezeMAX 4MotioPCCard– это сетевой адаптер на чипсете Beceem, позволяющий подключать к сети мобильного WiMAX переносной компьютер. Он выпускается для каждого из диапазонов 2,3; 2,5 и 3,5 ГГц и при ширине канала 10 МГц обеспечивает максимальную скорость в нисходящем канале до 20 Мбит/с, в восходящем – до 7 Мбит/с. Ширина канала задается при конфигурации и может составить 5; 7; 8,75 и 10 МГц. На карте находятся две выдвигающиеся антенны, регулирование положения которых, при необходимости, позволит улучшить прием сигнала. Возможна работа на удалении до 5 км от базовой станции.

Устройство US210 – это WiMAX USB-адаптер для ПК. Адаптер полностью соответствует стандарту IEEE 802.16e и поддерживает мобильное беспроводное соединение на скорости до 130 км/ч. Устройство инсталлируется и настраивается конечным пользователем, пиковая скорость в нисходящем канале – до 33 Мбит/с, в восходящем – до 7 Мбит/с. Работает в частотных диапазонах 2,3; 2,5 и 3,5 ГГц. Мощность передатчика – 23 дБм, усиление антенны – 2 дБ от изотропной мощности. Благодаря одной передающей и двум приемным антеннам US210 поддерживает MIMO-технологию. Энергопотребление – 2,4 Вт при мощности в антенне 23 дБм.

Глава 3. Структура сети mobileWiMAX

WiMAX Forum разработал архитектуру, которая определяет множество аспектов работы WiMAX сетей: взаимодействия с другими сетями, распределение сетевых адресов, аутентификация и многое другое. Приведённая иллюстрация даёт некоторое представление об архитектуре сетей WiMAX (рис3.1).

Рис.3.1. Архитектура WiMAX сети

- SS/MS: (Subscriber/Mobile Station) – абонентская/мобильная станция;

- ASN: (Access Service Network)- Сетьдоступа;

- BS: (Base station), базовая станция, часть ASN -Основной задачей является установление, поддержание и разъединение радио соединений. Кроме того, выполняет обработку сигнализации, а также распределение ресурсов среди абонентов.;

- ASN-GW: (ASNGateway), шлюз,предназначен для объединения трафика и сообщений сигнализации от базовых станций и дальнейшей их передачи в сеть CSN.

- CSN: (Connectivity Service Network)-сетьобеспеченияуслуг;

- HA: (HomeAgent, часть CSN)-элемент сети, отвечающий за возможность роуминга. Кроме того, обеспечивает обмен данными между сетями различных операторов;

- NAP:(a Network Access Provider)

- NSP: (a Network Service Provider)

Следует заметить, что архитектура сетей WiMax не привязана к какой-либо определённой конфигурации, обладает высокой гибкостью и масштабируемостью.

Базовые точки в рамках базовой модели сети WiMAX - это каналы связи между базовыми модулями. Они представляют собой стандартные интерфейсы, причем не обязательно физические, особенно если соединяемые базовой точкой модули конструктивно находятся в одном устройстве.

R1 представляет собой канал связи между мобильной станцией и сетью доступа ASN. Это – беспроводной интерфейс, соответствующий стандарту IEEE 802.16, однако допустимы и дополнительные протоколы управления.

R2 является каналом между МС и CSN. Она включает протоколы и процедуры, связанные с аутентификацией МС, авторизацией и IP-конфигурированием. Это – чисто логический интерфейс, ему нельзя поставить в соответствие никакой конкретный физический интерфейс между МС и CSN.

R3 содержит набор протоколов управления между ASN и CSN для реализации процедур AAA, выполнения различных политик и управления мобильностью. Она также поддерживает функции передачи данных (в том числе туннелирования) между ASN и CSN.

R4 – это канал связи между ASN-шлюзами различных ASN-сетей или между ASN-шлюзами в пределах одной ASN.

R5 является каналом связи между сетью домашнего и гостевого сервис-провайдера.

R6 служит интерфейсом между БС и ASN-шлюзом.

R7 определен как некий виртуальный канал внутри ASN-шлюза для связи двух групп функций (связанных с каналом передачи информации и не связанных с ним). Конкретизации протоколов R7, видимо, следует ожидать в будущем (или не ожидать вовсе).

R8 – это канал связи непосредственно между базовыми станциями. Он должен поддерживать передачу управляющих сообщений и опционально – непосредственную трансляцию данных (для быстрого и бесшовного хендовера).

Глава 4. Расчет зоны обслуживания с использованием модели Окамуры-Хата

Исходные данные:

- тип местности: Город средних размеров;

- тип стандарта: IEEE802.16е – MobileWiMAX;

- вид модуляции принимающей стороны: 64QAM;

- коэффициент усиления антенны:

БС: 14 дБ;

МС: 18 дБ;

- высота антенны:

БС: 40 м,

МС: 1,5 м;

- мощность передатчика БС: 40 Вт;

- потери в фидере антенны БС: 4,4 дБ;

- потери в дуплексере – 1 дБ;

- потери в комбайнере – 3 дБ;

- К мшу = 25 дБ.

В соответствии с этой моделью величина затухания сигнала при распространении в городских районах определяется по формуле 4.1:

, (4,1)