Student NIJE zapalio zito

WiMAX MAC sloj

Primarni zadatak WiMAX-ovog MAC sloja jeste da obezbedi interfejs izmedu viših slojeva i fizickog sloja. MAC sloj uzima pakete od gornjeg sloja, ovi paketi se nazivaju MAC service data units (MSDUs), i organizuje ih u MAC protocol data units (MPDUs) za emitovanje kroz vazduh. Na prijemu, MAC sloj radi obrnuti proces. MAC slojevi, IEEE 802.16-2004 i IEEE 802.16e-2005 standarda, imaju podsloj konvergencije specifican za uslugu koji se može povezati sa velikim brojem protokola na višim slojevima, kao što su ATM, TDM govor, Ethernet, IP i bilo koji nepoznat protokol buducnosti. Pored obezbedivanja mapiranja, za i od viših slojeva, podsloj konvergencije podržava potiskivanje MSDU zaglavlja kako bi se prenos paketa ucinio ekonomicnijim.

MAC sloj je odgovoran za obezbedivanje tajnosti korisnickih podataka i kontrolu pristupa (Privacy & Key Management), alokaciju frekventnog opega (Bandwidth Management) , kao i za uspostavljanje i održavanje konekcije (Connection Management). U njemu su smešteni glavni protokoli. Model predvida da bazna stanica upravlja celim sistemom. Ona može vrlo efikasno da rasporeduje kanale za saobracaj ka korisnicima, a odgovorna je i za kanale kojima joj korisnici upucuju poruke. Za razliku od drugih mreža serije 802, WiMAX-ov MAC sloj je u potpunosti usmeren na uspostavljanje direktne veze, jer mu je glavni cilj da obezbedi kvalitetne multimedijalne usluge. MAC sloj je takode odgovoran za rukovanje mobilnošcu, kao i za podršku uštede energije na mobilnim korisnickim uredajima (Power Management).

WiMAX MAC sloj je dizajniran da podrži veoma velike bitske protoke i u isto vreme omoguci kvalitet servisa slican onom kod ATM i DOCSIS sistema. WiMAX MAC sloj koristi promenljivu dužinu MPDU paketa i nudi mnogo fleksibilnosti kako bi omogucio njihovo uspešno slanje. MAC zaglavlja, ali i veliki MSDU paketi se mogu razložiti u manje MPDU pakete. Svaki MAC frejm pocinje opštim MAC zaglavljem (GMH) koje sadrži identifikaciju konekcije (CID), dužinu frejma i bite koji bliže odreduju prisustvo CRC provere, tj. da li je prisutno kodiranje korisnog materijala i ako jeste kojim kljucem. MAC korisni materijal je bilo koja transportna ili upravljacka poruka. Pored MSDU paketa, transportni korisni materijal može sadržati zahteve za propusnim opsegom ili zahteve za ponovno slanje

WiMAX fizicki sloj

Širokopojasni bežicni pristup zahteva veliki opseg, a on se jedino može naci u podrucju izmedu 2 i 66GHz. Milimetarski talasi iz tog podrucja imaju zanimljivo svojstvo koje nemaju duži talasi; oni se ne prostiru u svim pravcima kao zvuk, vec pravolinijski kao svetlost. Zbog toga bazna stanica mora da ima više antena usmerenih u razlicite pravce. Svaki sektor okolnog terena koji pokriva jedna antena ima svoje korisnike koji su srazmerno nezavisni od korisnika u susednim sektorima. Pošto jacina signala u milimetarskom podrucju naglo opada s rastojanjem od bazne stanice, zajedno s njom opada i odnos signal-šum. Zbog toga se u mreži 802.16 koriste tri tehnike modulacije, zavisno od udaljenosti korisnika od bazne stanice. U neposrednom okruženju koristi se sistem QAM 64 sa 6 bita po bodu, na srednjim udaljenostima sistem QAM 16 sa 4 bita po bodu, a modulacija za najudaljenije korisnike je po sistemu QPSK sa 2 bita po bodu. Na primer, ako se iskoristi deo spektra od tipicno 25MHz, uz QAM 64 dobicemo 150Mbps, uz QAM 16 - 100Mbps, a uz QPSK - 50Mbps. Drugim recima, što je pretplatnik dalje od bazne stanice sporiji je prenos podataka Kada su dobili zadatak da razviju širokopojasni sistem prenosa projektanti mreže 802.16 morali su se dobro potruditi da uz navedena fizicka ogranicenja što bolje iskoriste raspoloživi spektar frekvencija. Pri tome nisu bili oduševljeni nacinom na koji radi sistem GSM, tj. korišcenje dva frekventna podrucja jednake širine za prenos podataka ka korisniku i od njega. Pri prenosu govora saobracaj je verovatno približno jednak u oba smera, ali kada je u pitanju Internet, saobracaj ka korisniku najcešce je mnogo veci od saobracaja ka baznoj stanici. Zbog toga se u mreži 802.16 predvida mnogo elasticniji nacin dodeljivanja propusnog opsega pomocu dve tehnike:

1. Dvosmernog prenosa podelom frekvencije (FDD).

2. Dvosmernog prenosa podelom vremena (TDD).

Fizicki sloj ima i zanimljivu sposobnost da u jedinstvenom fizickom prenosu podataka više MAC okvira pakuje jedan uz drugi. Na taj nacin se bolje iskorišcava dostupni frekventni opseg, jer se smanjuje broj preambula i zaglavlja okvira fizickog sloja.

Treba naglasiti da se na fizickom sloju koriste kodovi za ispravljanje grešaka u hodu. U skoro svim drugim mrežama otkrivanje grešaka se prepušta kontrolnom zbiru i tada se zahteva ponovno slanje neispravnog okvira. Medutim, u širokopojasnom prenosu podataka na vecem podrucju ocekuje se toliko grešaka da se one ispravljaju ne samo na višim slojevima pomocu kontrolnog zbira, vec i na fizickom sloju. Zbog višestrukog ispravljanja grešaka kanal izgleda bolje nego u stvarnosti, ali samo zato što je više od polovine bita namenjeno ispravljanju grešaka na fizickom sloju.

IEEE 802.16

U avgustu 1998. godine, Institut inženjera elektrotehnike i elektronike IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) formirao je grupu nazvanu 802.16 sa ciljem razvoja standarda za nešto što je nazvano bežicna gradska mreža ili WMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Originalno, grupa je bila fokusirana na pronalazak rešenja u frekventnom opsegu od 10 do 66GHz koje bi omogucilo brzu konekciju sa Internetom biznis korisnicima, do kojih nije mogao biti postavljen opticki kabal. Standard je objavljen u decembru 2001. godine pod nazivom IEEE 802.16-2001. Ovaj standard specificira fizicki nivo (PHY) zasnovan na modulaciji sa jednonim nosiocem (singl- carrier) i nivo pristupa medijumu (MAC) sa TDM multipleksnom strukturom,

pri cemu standard podržava obe dupleksne tehnike; dupleks na bazi vremenske raspodele (TDD) i dupleks na bazi frekvencijske raspodele (FDD). 802.16-2001 radi samo u LOS (Line Of Sight) uslovima, gde mora postojati opticka vidljivost sa korisnickom opremom koja se nalazi spolja

Nakon kompletiranja ovog standarda grupa je pocela da radi na njegovoj modifikaciji sa ciljem da se omoguci rad i u odobrenim licenciranim delovim spektra od 2 do 11GHz, i podrži NLOS (Non Line Of Sight) režim rada. Novi standard, IEEE 802.16a, kompletiran je i objavljen 2003. godine, sa OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) šemom dodatom kao deo fizickog nivo koji je trebalo da predstavlja alternativu modulaciji sa jednim nosiocem. Pored OFDM fizickog nivoa 802.16a standard takode ukljucuje i poboljšanja MAC sloja, kao što je poboljšanje sigurnosti korisnika.

802.16-2001 i 802.16a-2003 su združeni i stvoren je novi standard 802.16-2004. U pocetku novi standard je bio objavljen kao revizija standarda pod imenom 802.16 REVd, ali su izmene bile tako velike da je standard u septembru 2004. godine ponovo izdat pod nazivom 802.16-2004. Ovaj standard je takode trebalo da posluži kao osnova za HIPERMAN (High-Performance Metropolitan Area Network) od strane ETSI (European Telecommunications Standards Institute).

802.16e amandman dodat je u standard IEEE 802.16-2004 u decembru 2005. godine i tako je stvoren standard IEEE 802.16e-2005. On ukljucuje poboljšanja na fizickom sloju i sloju za kontrolu pristupa medijumu, sa ciljem da se omoguci kombinovanje fiksnih i mobilnih primena u opsegu koji je dodeljen licencom. 802.16e koristi OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) i može opslužiti istovremeno više korisnika tako što dodeljuje setove pod-nosilaca svakom korisniku.

IEEE standardi-uopšteno

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) je internacionalna, neprofitna, profesionalna organizacija za unapredenje tehnologije vezane za elektricnu energiju. Ona je brojnija od bilo koje tehnicke profesionalne organizacije u svetu, sa više od 365 000 clanova u preko 150 zemalja. Preko svojih mnogobrojnih clanova po celom svetu IEEE je vodeci autoritet na podrucijima koja se krecu od vazduhoplovnih sistema, racunara i telekomunikacija do biomedicinskog inženjeringa, elektricne energije i potrošacke elektronike izmedu ostalog. Clanovi se oslanjaju na IEEE kao izvor tehnickih i profesionalnih informacija, resursa i usluga. Da bi podsticala interesovanje za inženjersku profesiju, IEEE takode pomaže studentska udruženja širom sveta. IEEE proizvodi 30 % svetske literature vezane za elektricni i elektronski inženjering i za polja racunarskih nauka objavljujuci mnoštvo casopisa širom sveta na mnogo razlicitih jezika. Ono što je najvažnije, IEEE je jedna od vodecih svetskih organizacija za stvaranje standarda u svetu. IEEE vrši izradu svojih standarda i njihovo održavanje preko IEEE Asocijacije za Standarde (IEEE-SA, IEEE Standards Association). IEEE standardi zalaze u sve grane industrije ukljucujuci: proizvodnja energije, biomedicinska i zdravstvena zaštita, informaciona tehnologija, telekomunikacije, transport, nanotehnologija, informacione mere sigurnosti i mnoge druge. 2007. IEEE je imala blizu 900 aktivnih standarda, a 500 standarda u fazi razvoja. Jedna od važnijih IEEE standarda je IEEE 802 LAN/MAN grupa standarda koja ukljucuje IEEE 802.3 Ethernet standard i IEEE 802.11 Bežicni mrežni standard. IEEE 802 se odnosi na grupu IEEE standarda koji se se bave lokalnim (LAN) i gradskim (MAN) mrežama. Specificno za IEEE 802 standarde je da su ograniceni na mreže koje prenose pakete promenljive velicine. Radi poredenja, u celijski baziranim mrežama podaci se prenose u kratkim jedinicama ravnomerne velicine koje se zovu celije. Izohrone mreže, gde su podaci prenošeni kao stabilan (postojan, nepromenjiv) tok okteta, ili grupa okteta, u uobicajenim vremenskim intervalima, su takode izvan podrucja rada ovih standarda. Broj „802“ jednostavno je bio najbliži sledeci broj koji je IEEE mogao dodeliti, iako je „802“ ponekad povezivan sa datumom kada je održan prvi sastanak organizacije — Februar 1980.

Wi-Fi sistemi

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Wi-Fi sistemi se takođe mogu koristiti za pružanje usluga širokopojasnog bežičnog pristupa Internetu. Wi-Fi je baziran na IEEE 802.11 familiji standarda i primarno je LAN (Local Area Networking) tehnologija dizajnirana za unutrašnju upotrebu. Današnji Wi-Fi sistemi, bazirani na IEEE 802.11a/g standardu, podržavaju maksimalne bitske protoke na fizičkom sloju do 54Mbps i pokrivaju zatvoreni prostor u prečniku od 30-ak metara. Wi-Fi je postao standard koji se podrazumeva za širokopojasno povezivanje u domovima, kancelarijama i javnim hotspot lokacijama, i koji stoji rame uz rame sa ostalim žičanim standardima. Poslednjih godina, veliki broj opština i lokalnih zajednica širom sveta prilagođava Wi-Fi sisteme spoljašnjoj upotrebi kako bi omogućili širokopojasni pristup kako gradskim centrima, tako i ruralnim i neopsluženim područjima. Razvoj Wi-Fi standarda u gradskim područjima zahteva predajnike sa jačom snagom koji su postavljeni na uličnim svetiljkama ili na vrhovima zgrada, i zrače sa maksimalnom dozvoljenom snagom u opsegu koji je dozvoljen licencom. Čak i sa ovim predajnicima, Wi-Fi sistemi obezbeđuju malo prostorno pokrivanje od oko 300 metara u prečniku od pristupne tačke (Access Point). Prema tome, metro-Wi-Fi primene zahtevaju gust raspored pristupnih tačaka, što ovaj servis čini nepraktičnim za opštu primenu. Ipak, može se koristiti za širokopojasni pristup na nekim mestima unutar gradova kao što su: restorani, hoteli, tržni centri, itd.

Wi-Fi nudi veći protok u odnosu na 3G sisteme, naročito od kada koristi propusni opseg veći od 20MHz. CSMA (Carrier Sense Multiple Access) protokol koji koristi Wi-Fi, zbog interferencijskih ograničenja verovatno značajno smanjuje kapacitet spoljašnjih Wi-Fi sistema. Dalje, Wi-Fi sistemi nisu pravljeni da podrže mobilnost pri velikim brzinama. Značajna prednost Wi-Fi sistema u odnosu na WiMAX i 3G jeste velika raspoloživost krajnjih uređaja. Ogromna prednost današnjih laptop računara jeste ta što imaju ugrađeni Wi-Fi interfejs. Wi-Fi interfejs se danas takođe ugrađuje i u velikom broju uređaja kao što su PDA (Personal Digital Assistant) i mobilni telefoni. Korišćenjem više antena, tehnologijom prostornog multipleksiranja, IEEE 802.11n standard će omogućiti maksimalni protok od najmanje 100Mbps na drugom OSI sloju. Takođe, očekuje se da IEEE 802.11n omogući značajna poboljšanja korišćenjem velikog broja naprednih tehnika.

WiMAX vs. 3G i WiFi

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Neke mogućnosti WiMAX-a zavise od propusnog opsega korišćenog kanala. Za razliku od 3G sistema koji imaju fiksni propusni opseg, WiMAX definiše opseg od 1.25MHz do 20MHz, što dozvoljava veoma fleksibilan razvoj. WiMAX nudi protok za prijem podataka od 46Mbps i protok za slanje od 7Mbps. Zasnivanje Wi-Fi-a i WiMAX-a na OFDM multipleksu, za razliku od CDMA kod 3G sistema, omogućava veoma velike bitske protoke. Nešto važnije od protoka jeste veliki ukupni kapacitet sistema kada se koristi u multićelijskim uslovima.

WiMAX može postići spektralnu efikasnost veću od one koja je postignuta kod 3G sistema. Dalje, OFDM fizički sloj kod WiMAX-a povoljniji je za MIMO implementacije od CDMA sistema. Prema tome, u poređenju sa 3G tehnologijom, WiMAX obezbeđuje veće bitske protoke, fleksibilnost, propusne opsege i kapacitet sistema. Druga prednost WiMAX-a jeste mogućnost da uspešno obezbedi više simetričnih linkova korisnih za fiksne aplikacije i podrži fleksibilno i dinamičko podešavanje odnosa prijem-predaja. 3G sistemi imaju fiksne asimetrične odnose prijem-predaja.

U nastavku tabelarno ćemo navesti neke osobenosti po kojima se razlikuju WiFi I WiMAX:

WiFi	WiMAX
Korišten je za razvoj bežičnog LAN-a zbog pristupanja Internetu velikih brzina ili samo radi pristupa mreži zbog deljenja fajlova i softverskih usluga.	Prilično nova tehnologija i ima potencijala za mnogo više od razvoja bežičnih mreža za Internet velikih brzina. Osim toga zovu ga još i Bežični širokopojasni pristup (Wireless Broadband Access), koji može da prenosi ne samo podatke, već i glas, video podatke itd., i to na mnogo većim brzinama.
Izuzetan je za prenos podataka u kratkom dometu, koji može biti do nekoliko stotina metara i koji koristi nelicencirani deo spektra za pristup mreži. WiFi je najčešće povezan na mrežu u određenoj oblasti koja ne mora biti povezana sa Internetom; ona se jedino može upotrebljavati za raspodelu fajlova.	Dizajniran je za pokrivanje dugačkih razdaljina signalom i pokriva razdaljine koje se mere u kilometrima, koristi licencirani deo spektra, a u nekim slučajevima i nelicencirani. WiMAX obezbeđuje point-to-point konekciju do Interneta od strane provajdera usluga ka korisniku. Kod WiMAX-a postoji više standarda 802.16 a, b, itd., tako da se koristi za različite tipove pristupa od mobilnog povezivanja do povezivanja fiksnih lokacija.
Uveo je kvalitet usluge (QoS, Quality of Service) sličan fiksnom Ethernet-u, gde paketi imaju prioritet. Ovo pokazuje da je QoS relativan kod protoka paketa.	Koristi tehnologiju koja se bazira na uspostavljanju veze između uređaja krajnjih korisnika i bazne stanice. Specijalni algoritam uspostavljanja veze je unapred određen za svaku konekciju posebno. Ovo pokazuje da su parametri QoS-a garantovani za svaki pojedinačni protok.

Sa aspekta roaminga i mobilnosti u saobraćaju, sposobnosti WiMAX-a nisu u potpunosti dokazane kada se upoređuju sa onima kod 3G sistema. Kod 3G sistema mobilnost je integralni deo dizajna, dok je WiMAX dizajniran kao fiksni sistem sa mobilnošću kao dodatnom osobinom.

3G

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

Pored mogućnosti velike brzine prenosa podataka, 3G sistemi se razvijaju tako da mogu da pružaju i multimedijalne servise. Na primer, 1xEV-DO-verzija A omogućava običnu i video telefoniju preko IP-a. Da bi ovi servisi bili mogući, 1xEV-DO-verzija A smanjuje kašnjenje u vazduhu na oko 30ms. Multicast i broadcast servisi takođe su podržani u ovom standardu. Slično ovome, na dobrom putu je i omogućavanje govora preko IP protokola, video, igranje u mreži (gaming), kao i multicast i broadcast servisi unutar UMTS/HSPA mreže.

Može se reći da 3GPP razvija novu, bolju verziju 3G standarda. Cilj ovog dugogodišnjeg razvoja je da se omoguće maksimalni protoci za prijem podataka od 100Mbps i 50Mbps za slanje podataka. Kako bi se postigli ovi veliki protoci i spektralna efikasnost, vazdušni interfejs će se verovatno bazirati na OFDM/OFDMA i MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) tehnici, slično kao kod WiMAX-a. Takođe, 3GPP2 ima dugoročne planove da ponudi veće protoke pomeranjem ka većim opsezima. Cilj je da se omoguće bitske brzine od 70Mbps do 200Mbps za prijem i od 30Mbps do 45Mbps za slanje podataka u trećoj 1xEV-DO verziji, koristeći propusni opseg od 20MHz. Može se sa sigurnošću reći da se ne očekuje da ovi sistemi budu dostupni pre 2010. godine.

Širom sveta mobilni operateri nadograđuju svoje mreže na 3G tehnologiju kako bi pružili što kvalitetnije širokopojasne usluge svojim korisnicima. Operateri, koristeći GSM sistem (Global System for Mobile communications), razvijaju UMTS (Universal Mobile Telephone System) i HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) tehnologije kao deo njihovog 3G razvoja. Sa tradicionalnim CDMA (Code Division Multiple Access) pristupom, operateri razvijaju i 1xEV-DO (1xEVolution Data Optimized) tehnologiju kao njihovo 3G rešenje za širokopojasnu razmenu podataka. U Kini i nekim delovima Azije, pojedini operateri vide TD-SCDMA (Time Division Synchronous CDMA) kao svoje 3G rešenje.

Sva ova 3G rešenja imaju mogućnost slanja podataka brzinama reda od nekoliko stotina kilobita u sekundi (Kbps), do nekoliko megabita u sekundi. Pre nego što ih počnemo upoređivati sa WiMAX-om, ukratko ćemo pregledati osnovne osobine ovih tehnologija.

WiMAX - novo

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) je najnovije razvijen bežični širokopojasni Internet standard. U zadnje vreme je često spominjan kao dominantni budući standard za bežičan, statičan i mobilan širokopojasni pristup Internetu. WiMAX-ovu tehniku karakteriše radio-transmisijka veza operatera i korisnika, umesto kablovske. Upravo je bežični širokopojasni pristup Internetu jedan od najvažnijih razvojnih segmenata u sve naprednijem polju telekomunikacija. Koristeći se WiMAX tehnologijom, širokopojasne usluge biće dostupnije u područjima bez postojeće infrastrukture. Povrh toga, nova širokopojasna veza omogućuje mobilni i lični pristup statičkim i nomadskim uslugama: korisniku je uvek dostupan pristup Internetu! WiMAX postavlja nove tehničke standarde i ima ključnu ulogu u održavanju rastućeg procesa razvoja bežičnih Internet veza. WiMAX tehnologija oživljava upravo ona područja u kojima ne postoji telefonska veza potrebna za širokopojasni Internet a takođe i područja u kojima bi takvo postavljanje bilo veoma skupo (brdsko-planinska područja).

On pruža pokrivenosti unutar područja do 50 km od bazne stanice i omogućuje korisnicima povezanost bez direktne vidljivosti bazne stanice (to se ne odnosi na korisnike udaljenije od 50 km). WiMAX tehnologijom brzina prenosa podataka kreće se do 70 mbit/s.

Organizacije koje koriste WiMAX tehnologiju moraju imati na umu kako jedino ispravnim korištenjem WiMAX tehnologije ostvaruju sve njene potencijale i samo tako mogu dobiti najbolje rezultate.

Čestitamo!

Ukoliko možete da pročitate ovaj članak, uspešno ste se registrovali na Blog.rs i možete početi sa blogovanjem.