Содержание
Введение
Глава 1 Сравнение существующих систем радиодоступа и обоснование выбора для проектируемой сети
Глава 2 Описание и технические характеристики аппаратуры WiMAX
2.1 ASN шлюзы
2.2 Базовая станция BreezeMAX 4Motion
2.3 Антенные системы
2.4 Абонентское оборудование
Глава 3 Структура сети mobile WiMAX
Глава 4 Расчет зоны обслуживания с использованием модели Окамуры-Хата
Заключение
Список используемой литературы
Существующие системы проводной цифровой связи уже не могут в полной мере удовлетворять растущим потребностям высокоскоростного широкополосного доступа. Важнейшими их недостатками являются длительные сроки прокладки, сложности расширения, высокие затраты, проблема "последней мили". Основной является так называемая проблема "последней мили". Высокоскоростные цифровые соединительные линии DSL (DigitalSubscriberLine) не снимают этой проблемы.
Целью курсового проекта является проектирование сети беспроводного широкополосного доступа на основе технологии mobileWiMAX.
WiMAX — одна из технологий, призванных решить проблему широкополосного доступа к транспортным сетям, а вдобавок избавить пользователей от необходимости проводного подключения. WiMAX должен обеспечить высокоскоростной, защищенный беспроводной доступ с поддержкой контроля над качеством на периферии сети.
Эта технология не является воплощением принципиально новой концепции. Скорее, ее стоит рассматривать как эволюционное развитие появившихся ранее технологий широкополосного беспроводного доступа (ШБД).
Основное достоинство WiMAX — наличие общепринятого стандарта, который позволяет производителям работать над одной технологией, обеспечивая взаимную совместимость оборудования.
Цель технологии WiMAX заключается в том, чтобы предоставить универсальный беспроводный доступ для широкого спектра устройств (рабочих станций, бытовой техники "умного дома", портативных устройств и мобильных телефонов) и их логического объединения - локальных сетей.
Надо отметить, что технология имеет ряд преимуществ:
- По сравнению с проводными (xDSL, T1), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.
- Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей и предоставления им доступа к Интернет), а также технологии "последней мили" (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютера пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надёжность системы.
- Беспроводные технологии более гибки и, как следствие, более просты в развёртывании, так как по мере необходимости могут масштабироваться.
- Простота установки как фактор уменьшения затрат на развертывание сетей в развивающихся странах, малонаселённых или удалённых районах.
- Дальность охвата является существенным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинство беспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямой видимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.
- Технология WiMAX изначально содержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её в локальные сети.
- Технология WiMAX подходит для фиксированных, перемещаемых и подвижных объектов сетей на единой инфраструктуре.
На сегодняшний день существует огромное количество технологий беспроводной передачи данных, такие как Bluetooth, UWB, Wi-Fi, DECT и др. Характеристики данных технологий представлены в табл. 1.1.
Эти технологии имеют различные области применения. Они предназначены для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений и построения беспроводных мостов. Технология WiMAX, в свою очередь, предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей. WiMAX разрабатывался как городская вычислительная сеть (MAN).
Табл. 1. 1. Характеристики технологий беспроводных систем доступа
| WPAN | ||
| IEEE 802.15.3 (Bluetoothv 1.3) | от 11 до 55 Мбит/с | до 100 м |
| IEEE 802.15.3a (UWB) | 100 Мб/с – 1,3 Гб/с | 5 – 10 м |
| WLAN | ||
| IEEE 802.11a (Wi-Fi) | до 54 Мб/с | до 100 м |
| IEEE 802.11b | до 11 Мб/с | до 100 м |
| IEEE 802.11g | до 108 Мб/с | до 100 м |
| IEEE 802.11n | до 300 Мб/с | до 100 м |
| DECT | 70 Кб/с | 30-70 м |
| WMAN | ||
| IEEE 802.16.2004 (fixed WiMAX) | 30-40 Мб/с (до 75 Мб/с) | до 50км |
| IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) | до 40 Мб/с | |
Рассмотрим некоторые другие различия между этими технологиями. У WiMAX лучше качество связи, чем у WiFi. Когда несколько пользователей подключены к точке доступа Wi-Fi, они буквально «дерутся» за доступ к каналу связи. В свою очередь, технология WiMAX обеспечивает каждому пользователю постоянный доступ. Построенный на технологии WiMAX алгоритм устанавливает ограничение на число пользователей для одной точки доступа. Когда базовая станция WiMAX приближается к максимуму своего потенциала, она автоматически перенаправляет «избыточных» пользователей на другую базовую станцию.
К концу марта 2009 года WiMAX-форум зарегистрировал 94 модели сертифицированного WiMAX оборудования 36 различных производителей. Хотя в основном этот список содержит оборудование для фиксированного доступа, доля мобильного WiMAX постоянно растет. Широко представлено как базовое, так и абонентское оборудование.
Из наиболее значимых производителей оборудования для мобильного WiMAX отметим компании Alvarion (BreezeMAX 4Motion), Alcatel-Lucent (серия 97xx), CiscoSystem (BWX 8305 и BWX 2305), Huawei (DBTS 3900 и WASN9970), Motorola (wi4 WiMAX), Samsung (mobileWiMAXUdicell), ZTE и др. Оборудование большинства из них сертифицировано WiMAX-форумом.
Подробнее рассмотрим построение оборудования мобильного WiMAX на примере базовой и абонентской станций системы BreezeMAX 4Motion израильской компании Alvarion.
Система 4Motion – это полнофункциональное решение мобильного WiMAX операторского класса, с открытой архитектурой, позволяющее сопрягать оборудование различных производителей в одной сети.
Платформа BreezeMAX 4Motion включает четыре основные составляющие: абонентские и базовые станции, шлюзы сети доступа (ASN-шлюзы) и серверы системы управления авторизацией, аутентификацией и доступом (ААА-серверы). Последние представляют собой достаточно стандартные сетевые серверы (производители, которые не имеют своих AAA-серверов, обычно используют оборудование компаний Bridgewater и Cisco), вся их функциональность реализуется программно, поэтому я не буду рассматривать их. Остальные три элемента обеспечивают прохождение данных пользователя между оконечными устройствами (мобильными станциями, узлами IP-сетей и т.п.).
2.1 ASN шлюзы
Система BreezeMAX 4Motion может быть реализована с двумя типами ASN-шлюзов: распределенным и централизованным. В случае распределенной модели функции ASN-шлюзов реализуют устройства в составе БС (модуль устройства сетевой обработки NPU) для сетей с малой емкостью (рис.2.1.а). Централизованный ASN-шлюз предназначен для сетей большого масштаба с сотнями базовых станций и десятками тысяч абонентов внутри сети (рис.2.1.б).Шлюз ASN – это логическое устройство, связывающее БС с другими сетями доступа. Шлюз ASN обеспечивает связность как на уровне каналов передачи данных, так и на уровне управления.
2.2 Базовая станция BreezeMAX 4Motion
Базовая станция обеспечивает все необходимые функции для организации соединений по радиоканалу с абонентскими устройствами станции и по каналу GB Ethernet – для подключения к магистральному каналу сети провайдера. Она полностью соответствует всем требованиям стандарта IEEE 802.16eи сертификационным профилям WiMAX. Станция поддерживает режимы масштабируемой OFDMA, т.е. может работать с каналами шириной 20, 10 и 5 МГц (2048, 1024 и 512 формальных поднесущих, соответственно).
Базовая станция BreezeMAX обладает модульной архитектурой, что позволяет легко масштабировать систему и воплощать требуемую конфигурацию. Оборудование БС построено на основе шасси Compact PCI высотой 8U (рис. 2.2) предназначенного для установки инсталляции в 19- или 22-дюймовые стойки.
Компоненты базовой станции
•NPU –Модуль сетевой обработки (1+1).
Функции:
· Работа в прозрачном режиме (включает внешний ASNGW) или режиме ASN-GW (BWG-IS)
· Общие действия по управлению секцией
o Управление и диагностика AU
o Управление и контроль PSU и ACU
o Быстрое переключение & поддержка резервирования
· Управление сигнализацией, включая наружную сигнализацию
· Синхронизация
o Взаимодействие с GPS антенной.
o Синхронизация и IF настройки формирования/распределения сигнала
o Поддержка хэндовера
· Особенности безопасности
o Списки доступов
o Оценка ограничений доступа (DoS)
· QoS обозначение/присвоение для E2E QoS
· Используемые частоты для проектируемых устройств2.3ГГц: 2,300 – 2,360 МГц
o 2.5ГГц: 2,500 – 2,690 МГц
o 3.5ГГц: 3,400 – 3,800 МГц
o 3.3ГГц: 3,300 – 3,400 МГц
· Конфигурации 1Rx/1Tx, 2Rx/1Tx, 4Rx/2Tx, 4Rx/4Tx
o Выходная мощность : 34-39дБ
o Ширина канала до 20 МГц
o Разнесение антенн, технология MIMO и использование диаграммы направленности
•AU –Устройство доступа (6+1)
Выполняемые функции AU/BS:
· 802.16e многоканальная OFDMA PHY