Таблица 1. Краткие характеристики семейства стандартов 802.16
Название стандарта | 802.16 | 802.16a | 802.16e |
Дата принятия | декабрь 2001 | январь 2003 | середина 2004 |
Частотный диапазон | 10-66 ГГц | 2-11 ГГц | 2-6 ГГц |
Быстродействие | 32-135 Мбит/с для 28МГц-канала |
до 75 Мбит/с для 28МГц-канала |
до 15 Мбит/с для 5МГц-канала |
Модуляция | QPSK, 16QAM, 64QAM | OFDM 256, QPSK, 16QAM, 64QAM | OFDM 256, QPSK, 16QAM, 64QAM |
Ширина канала | 20, 25 и 28 МГц | Регулируемая 1,5-20МГц |
Регулируемая 1,5-20МГц |
Радиус действия | 2-5 км | 7-10 км макс. радиус 50 км |
2-5 км |
Условия работы | Прямая видимость | Работа на отражениях | Работа на отражениях |
Стандарт 802.16е предназначен для мобильных систем. Безопасность в сети обеспечивается на уровне протокола 3-DES.
Подуровень конвергенции (CS) размещается поверх уровня МАС. Этот подуровень выполняет следующие функции:
В настоящее время имеются спецификации подуровня конвергенции для асинхронного режима (АТМ) и пакетного субуровня конвергенции. Уровень конвергенции АТМ обеспечивает логический интерфейс, между услугами АТМ и сервисами МАС-уровня. Этот уровень осуществляет классификацию и, если требуется, процедуру PHS (подавление заголовков). При АТМ соединении, которое однозначно идентифицирует пару значений VPI (Virtual Path Identifier) и VCI
(Virtual Channel Identifier), является либо виртуальным проходом (VP), либо виртуальным каналом (VC). Классификатором является набор критериев, используемых для каждой ячейки, попадающих на субуровень конвергенции АТМ. В этот набор входит VPI и VCI, а также ссылка на CID (Connection ID).
Если ячейка АТМ соответствует этим критериям, она доставляется сервису МАС для пересылки по месту назначения.
C одним и тем же CID может работать несколько сессий высокого уровня. Например, несколько пользователей могут взаимодействовать через TCP/IP с несколькими различными сетевыми объектами. Следует при этом помнить, что IP-адреса инкапсулируются в поле данных транспортных пакетов.
Каждый узел имеет свой 48-битовый МАС-адрес (IEEE Std. 802-2001), который однозначно определяет поставщика оборудования и сам узел (как и в Ethernet). Этот адрес используется в процессе регистрации, чтобы установить соединение для SS. Он также применяется в процессе аутентификации, когда BS и SS идентифицируют друг друга. В процессе инициализации SS устанавливаются три управляющих соединения для каждого направления между SS и BS.
В процессе авторизации в сети узел-кандидат получает 16-битовый идентификатор (Node ID), который используется в дальнейшем во всех операциях. Этот идентификатор используется в сеточном подзаголовке, который следует за общим заголовком кадра. Для обмена с соседями служит 8-битовый идентификатор канала (Link ID). Любой узел присваивает такой идентификатор каждому из осуществляемых соединений и передает его как часть CID (Connection ID - 16 бит) в общем заголовке уникастного сообщения. CID присваиваются посредством сообщений RNG-RSP и REG-RSP. Все это дает возможность реализовать три различных QoS между SS и BS. 16 бит CID позволяют осуществить до 64К соединений для нисходящего и восходящего каналов.
Классификация пакетов SS и BS содержит несколько классификаторов. Каждый классификатор включает в себя поле приоритета, которое определяет порядок просмотра классификаторов. Если найден классификатор, все параметры которого соответствую пакету, последний будет переадресован в направлении места назначения.
Сеть, в которой используется общая среда, необходим эффективный механизм обеспечения доступа к радио эфиру.
Нисходящий канал от базовой станции (BS) до пользователя работает по схеме точка-мультиточка.
При этом используется многосекционная антенна, позволяющая осуществлять связь с несколькими клиентами одновременно. В этом режиме BS выполняет простую функцию ретранслятора. В ее задачи при заданной частоте может входить только распределение времени между восходящим и нисходящим каналами. Существует пять различных механизмов диспетчеризации восходящего канала.
Для управления соединениями предусматривается несколько типов примитивов, предназначенных для формирования соединения, его модификации, закрытия и управления передачей данных. Среди этих примитивов содержатся запросы/отклики услуги, подтверждения и индикации.
В качестве примера рассмотрим примитив запроса формирования соединения (набор параметров запроса).
MAC_CREATE_CONNECTION.request (
тип диспетчеризации сервиса,
подуровень конвергенции,
параметры сервиса потока,
индикатор подавления заголовка блока данных,
индикатор длины,
индикатор шифрования,
индикатор управления упаковкой,
индикатор фиксированной или переменной длины SDU (Service Data Unite)
Длина SDU,
запрос CRC,
параметры ARQ (Automatic Repeat Request),
порядковый номер )
В противоположном направлении станция пользователя совместно использует восходящий канал к BS на основе запросов. В зависимости от используемого класса услуг SS может быть предоставлена возможность непрерывной передачи или право передачи получается BS после получения запроса от пользователя. Блок данных МАС-кадра содержит заголовок и опционные поля данных и CRC. Формат МАС блока данных (PDU) представлен на рис. 2.
В случае НТ=1 (тип заголовка) место полей Rsv, CI, EKS, Rsv и LEN занимает поле BR.
Таблица 2. Описания полей МАС-заголовка
Имя поля | Длина в битах | Описание |
CI | 1 | Индикатор CRC 1= CRC добавляется к полю данных 0= CRC отсутствует |
CID | 16 | Идентификатор соединения |
EC | 1 | Управление шифрованием 0= поле данных не зашифровано 1= данные зашифрованы |
EKS | 2 | Последовательность ключей шифрования Индекс ключа шифрования трафика и вектор инициализации для шифрования поля данных. Поле имеет смысл при EC=1 |
HCS | 8 | 8-битовая контрольная сумма заголовка. Образующий полином: g(D)=D8+D2+D+1. |
HT | 1 | Тип заголовка. Будет установлен равным нулю. |
LEN | 11 | Длина в байтах поля данных и МАС-заголовка |
Тип | 6 | Поле указывает на тип поля данных, включающего подзаголовки |
Тип | Описание |
0х00 | Подзаголовков нет |
0х01 | Зарезервировано |
0х02 | Подзаголовок упакован |
0х03 | Зарезервировано |
0х04 | Имеется подзаголовок фрагментации |
0х05-0х3F | Зарезервировано |
Тип | Описание |
0х00 | Подзаголовков нет |
0х01 | Имеется подзаголовок Grant Management (основное управление) |
0х02 | Имеется подзаголовок упаковки |
0х03 | Присутствуют подзаголовки Grant Management и упаковки |
0х04 | Имеются подзаголовки фрагментации и Grant Management |
0х05-0х3F | Зарезервировано |
Имя поля | Длина в битах | Описание |
BR | 16 | Запрос полосы Число байтов запрашиваемой SS полосы восходящего канала. Запрос относится к данному CID. |
CID | 16 | Идентификатор соединения |
EC | 1 | Всегда равно нулю |
HCS | 8 | 8-битовая контрольная сумма заголовка. Образующий полином: g(D)=D8+D2+D+1. |
HT | 1 | HT = 1. |
Тип | 6 | Поле указывает на тип заголовка запроса полосы |
Синтаксис | Размер | Описание |
Подзаголовок фрагментации() { | ||
FC | 2 бита | |
FCN | 3 бита | |
Зарезервировано для использования с CS | 3 бита | |
} |
Имя поля | Длина в битах | Описание |
FC | 2 | Управление фрагментацией Индицирует состояние поля данных (PDU): 00 = фрагментации нет 01 = последний фрагмент 10 = первый фрагмент 11 = промежуточный фрагмент |
FCN | 3 | Порядковый номер фрагмента Определяет порядковый номер текущего фрагмента SDU. Это поле увеличивается на 1 (по модулю 8) для каждого фрагмента, включая не фрагментированные SDU. |
Синтаксис | Размер | Описание |
Подзаголовок Grant Management () { | ||
if(тип службы диспетчеризации = UGS) { | ||
SI | 1 бит | |
PM | 1 бит | |
Зарезервировано | 14 бит | Устанавливается равным 0 |
} | ||
else {Комбинированный запрос} | 16 бит | |
} |
Имя поля | Длина в битах | Описание |
PBR | 16 | Комбинированный запрос Число байт, запрошенных SS для полосы восходящего канала. Запрос полосы относится к CID и не включает поля заголовка физического уровня. |
PM | 1 | Регистрация (poll-me) 0 = никаких действий 1 = используется SS для запроса регистрации полосы. |
CI | 1 | Индикатор смещения (slip) 0 = никаких действий 1 = используется SS для указания смещения возможностей восходящего канала по отношению к длине очереди в этом канале. |
Синтаксис | Размер | Описание |
Подзаголовок упаковки () { | ||
FC | 2 бита | |
FSN | 3 бита | |
Длина | 11 бит | |
} |
Имя поля | Длина в битах | Описание |
FC | 2 | Управление фрагментацией Указывает состояние фрагментации поля данных: 00 = без фрагментации 01 = последний фрагмент 10 = первый фрагмент 11 = промежуточный фрагмент |
FSN | 3 | Порядковый номер фрагмента Определяет номер фрагмента SDU. Это поле увеличивается на 1 (по модулю 8) для каждого фрагмента. |
Длина | 11 | Длина в байтах MAC SDU или SDU фрагмента, включая двухбайтовый подзаголовок упаковки. |