Upload
vladabogosavl1139
View
236
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/3/2019 Semestralni Rad
1/57
Semestralni Rad
Predmet: irokopojasne pristupne mreeTema: WiMAX
8/3/2019 Semestralni Rad
2/57
VISOKA TEHNIKA KOLA - NI
SPECIJALISTIKE STUDIJE KOMUNIKACIONE TEHNOLOGIJE
8/3/2019 Semestralni Rad
3/57
Uvod
Worldwide Interoperability forMicrowave Access(WiMAX)
Prednosti(cena/kvalitet, brzina
izgradnje, fleksibilnost ...)Propusnost do 70 Mb/s i radijuspokrivanja do 50 km
Prava revolucija na polju beinihirokopojasnih tehnologijaIEEE 802.16 WiMAX
8/3/2019 Semestralni Rad
4/57
IEEE 802.16 Radna grupa za
irokopojasni beini pristupDefinisala radio-vazduni interfejs za BWA konfiguracije koje radeu licenciranom spektru frekvencija izmeu 2 i 11 Ghz kao i zafrekventni opseg 10 - 66 GHz
802.16a amandman vri selekciju operacija, servisa, i radio-
vazdunog interfejsa za BWA mreeza 2- 11 GHz802.16b amandman: HUMAN inicijativa potpomae implementacijuBWA metropoliten mrene specifikacije. Podrka servisima u nelicenciranim opsezima izmeu 5.15 Ghz i 5.25 Ghz
Mesh mod
OFDM podrka ARQ(zahtev za automatskom retransmisijom)
8/3/2019 Semestralni Rad
5/57
MAC slojDizajniran da podri point-to-multipoint BWA aplikacijePodjednaka podrka TDD i FDD u PHYObezbeuje mreni pristupAdresira beino okruenjeirokopojasni servisi(Veoma velike bitske brzine, downlink i uplink,opseg QoS zahteva, Ethernet, Ipv4, Ipv6, ATM i dr.
Mogunost da terminali budu deljeniBezbednostProtokol-nezavistan mehanizam(Konvergentni sloj ATM, IP, Ethernetitd.)802.16a projekat nadograuje MAC da bi omoguio automatskuretransmisiju zahteva ARQ i podrku za Mesh
uravnoteenje izmeu stabilnosti konkurentnosti i efikasnostikonkurento orijentisane operacijefleksibilna QoS ponudapodrka za korisnike u oteanom okruenjupodrka viestrukom 802.16 PHY-u(visoka irokopojasnost, stotinekorisnika po kanalu, kontinualni i burstni saobraaj, veliko
iskorienje spektra)
8/3/2019 Semestralni Rad
6/57
MAC podslojevi
1. Podsloj zatite prua funkcije autentifikacije,razmene sigurnih kljueva i enkripcije
2. Podsloj zajednikog dela- prua osnovnu MAC
funkcionalnost kontrole pristupa, dodelepropusnog opsega, uspostavljanja i odravanjaveze.
3. Podsloj konvergencijevri mapiranje spoljno
mrenih podataka u MAC jedinice podataka SDUkoje se prosledjuju dalje(SDU jedinice predstavljajujedinice podataka koje razmenjuju dva susednanivoa protokola)
8/3/2019 Semestralni Rad
7/57
MAC PDU Format
MAC PDU je jedinica podataka koja se razmenjuje izmedju MAC slojaBS-a i njene SSDva formata zaglavlja:
1. Generiko zaglavlje2. Zaglavlje zahteva za dodelu opsega(ne sadri koristan teret)
Prenos MAC PDU-a 802.16 podravarazliite protokole vieg sloja, kao to su ATM ili IP Fragmentacija je proces u koji je MAC-PDU podeljen u jedan ili vie MAC-
SDU fragmenata Pakovanje je proces u kome se vie MAC-SDU-a upakuju u MAC-PDU polje
koristnih podataka
8/3/2019 Semestralni Rad
8/57
8/3/2019 Semestralni Rad
9/57
Radio link kontrola
RLC kontrolie sposobnost PHY da se promeni iz jednogprofila u drugi kao i tradicionalne funkcije RLC kontrole snage idaljine
Burst profili za Dounlink je svaki oznaen kodom Dounlinkintervalom iskorienosti (DIUC), a za Uplink su oznaeni
(UIUC)
SS-obavlja inicijalno ravnanje snage i opsega koristei porukeo zahtevu za opseg (RNG-REQ)
Prilagoavanja SS-a vremena transmisije, kao i podeavanjesnage, se vraa SS-u porukama o odgovarajuem opsegu(RNG-RSP)
RLC uvek tei da postigne balans izmeu robusnosti iefikasnosti
8/3/2019 Semestralni Rad
10/57
Akvizicija kanal
MAC protokol obuhvata proceduru inicijalizacije dizajniranu daeliminie potrebu za runim konfigurisanjem
SS poinje skeniranje svojih lista frekvencija da bi pronala
operativni kanal SS pokuava da sinhronizuje DL prenos otkrivanjemperiodinog zaglavlja okvira
kada se PHY sinhronizuje, SS trai periodine DCD i UCDporuke za emitovanje koje e SS-u omoguiti da saznamodulaciju i FEC (forward error correction) eme koje koristinosa
Nakon registracije, SS dobija IP adresu preko DHCP iuspostavlja vreme dana putem Internet Time Protokola
8/3/2019 Semestralni Rad
11/57
Fiziki sloj
Za 10 do 66 GHz, linija vida (line-of-sight LOS) propagacije se smatra praktinoneminovnom
Modulacija sa jednim nosiocem (Single-carrier)
Osnovni prenosi sa TDM signalima
Mogu i TDDi FDD
10-66 GHz
2-11 GHz
Znaajanaviestazna propagacija se mora oekivatiTri pravila 2 - do 11 GHz vazdunog interfejsa ukljuenih u 802.16a, nacrt 3, ispecifikacije su:
Beini MAN-sc2 koristi format modulacije sa jednim nosiocem.
Beini MAN-OFDM koristi OFDM sa 256-taka transformacije. Pristup je poTDMA-u. Ovaj vazduni interfejs je obavezan za nelicencirane opsege.
Beini MAN-OFDMA koristi OFDMA sa 2048-taka transformacije. U ovomsistemu, viestruki pristup se ostvaruje adresiranjem podskupa vienosioca pojedinanih prijemnika. Zbog zahteva propagacije, korienjenaprednih antenskih sistema je podrano.Prerano je spekulisati o viedetalja 802.16a amandmana pre njegovog zavretka. Reimi bi mogli bitiak izbrisani ili dodati.
8/3/2019 Semestralni Rad
12/57
Detalji fizikog slojaPHY definie specifikaciju za 10 do 66 GHz za koji koristi impulsnu
modulaciju sa jednim nosiocem sa prilagodljivim burst profilisanjemu kojem prenos parametara, ukljuujui i eme modulacije i kodiranja,moe biti pojedinanoprilagoena svakoj SS okvir po okvir osnovi
FEC koristi Rid-Solomonov GF (256) sa blokom promenjljive veliine iodgovarajue sposobnosti ispravljanja greaka
Kanalni opseg od 20 ili 25 MHz, (tipina US dodela) ili 28 MHz, (tipineevropske raspodele)
Skraivanje u Uplinku i Dounlink je kontrolisano od strane BS iimplicitno saoptava Upllink mapu (UL-map) i Dounlink mapu (DL-mapa)
koristi okvir od 0.5, 1 ili 2 ms podeljena u fizike slotove
U TDD varijanti PHY UL subframe sledi DL subframe na istoj noseojfrekvenciji
U FDD varijanti, UL i DL subfrejmovi su istovremeni, ali se prenose na
posebnom frekvencijama
8/3/2019 Semestralni Rad
13/57
DL subframe poinje sa odeljkom frejm kontrole koja sadri DL-mapuza tekui DL frejm, kao i UL-mapu za definisano vreme u budunosti.DL mapa odreuje kada se PHY prenos (modulacije i FEC promena)javlja u okviru DL subfrejma. DL subframe obino sadri TDM deoodmah nakon odeljka frejm kontrole. DL podaci se prenose svakomSS-u pomou pregovora burst profila.
Podaci se prenose na nain da smanje robusnost
U FDD sistemima omoguena bolja podrka Half-dupleksu SS-e
Izmeu PHY i MAC je konvergencioni prenos (TC) podsloja. Ovaj sloj
obavlja transformacije promenljive duine MAC PDU u FEC blokovefiksne duine
TC sloja, prijem SS ili BS bi potencijalno mogli izgubiti ceo ostatakbursta kada se pojavi nepopravljiva bit greka
8/3/2019 Semestralni Rad
14/57
Bazne i pretplatnike stanice
WiMAX BS moe da varira od jedinica koje podravaju samonekoliko pretplatnikih stanica (SS) preureujui u opremukoja podrava hiljade pretplatnikih stanica
Neke BS moraju podravati sofisticirane mogunosti antena iprimene efikasnijeg frekvencijskog iskorienja
Tri tipine konfiguracije
Mesh obezbeuje poboljanje od 5-10 puta u dostupnosti,esto dovodi do smanjenja duine staza, dalje poveanjeperformansa dostupnosti
Kljuni cilj dizajna mrea je minimizacija kanjenja i odlaganjavarijabilnosti
8/3/2019 Semestralni Rad
15/57
8/3/2019 Semestralni Rad
16/57
8/3/2019 Semestralni Rad
17/57
8/3/2019 Semestralni Rad
18/57
Poslovi koje obavlja 802.16 MAC protokol mogu se grubo podeliti u dve razliitekategorije :
periodine aktivnosti (po-frejmu) "bri put" (rasporeivanje i pakovanje,fragmentacija, i ARQ )
neperiodine aktivnosti"spori put "
802.16 MAC mikronaredabe su oblikovane korienjem Intel Arhitekturnog Alataza Razvoj za IXP 2850 i IXP2350 mrene procesore
Proirenje
Skalabilnost(BS razliite fizike konfiguracije, poev od "piko" BS-a do "makro"sistema )
Prenosivost- razliiti procesori zasnovani na snazi, ceni, toploti, i metriciperformansi (pouzdanost, funkcionalnost, zatita, dostupnost na tritu,ponuda
servisa)
Izazovi primene WiMAX MAC-a i QoSmodela
8/3/2019 Semestralni Rad
19/57
8/3/2019 Semestralni Rad
20/57
Mobilni WIMAXTehnologija multi-antenskog procesiranja signla (MAS) (multiple
input/multiple output (MIMO) i sistemi sa adaptivnim anteama )Centro de Technologia de las Comunicaciones (Cetecom) razvioRadio Conformance Test Tester (RCTT) za mobilni WiMAX
MINT T2110 - prvi RF test sistem prilagoen za IEEE 802.16-2004ureaje(podrava fiksni WiMAX i testiranje mobilnog RF)
MINT T2230- tester prilagoenosti protokolaMINT T2240 - sredstvo za analizu protokola (sniffer)
8/3/2019 Semestralni Rad
21/57
Sledea generacija OFDM-a: OFDMA
OFDMA jeemaviestrukogpristupnog multipleksinga- deli propusniopseg na vie frekvencija pod-nosilaca
U OFDM sistemu, brzi tok podataka se deli u vie paralelnih sporijihtokova podataka, pojedinani tok se zatim mapira u pojedinanipodnosioc i modulie putem neke PSK i QAM modulacije.
OFDM simbol je formiran od podnosioca, kojih postoje tri vrste:
podnosioci za prenos podataka,
pilot podnosioci(za procenu i sinhronizaciju )
nulti podnosioci(za zatitu propusnih opsega )
OFDM koristi 256 podnosioca, od kojih su 192 podatkovni, 8 pilot i 56nultih nosioca
OFDM je modulaciona tehnika, a ne tehnika viestrukog pristupa
8/3/2019 Semestralni Rad
22/57
U OFDMA fizikoj specifikaciji postie se viestruki pristup dodelomrazliitih OFDMA podkanala razliitim korisnicima.
Dodeljeni propusni opseg je podeljen u vie manjih kanala zvanihpodnosioci
Grupe podnosioca koje se dodeljuju korisnicima se nazivaju podkanali
Svaki je pod-tok modulisan (po Inverznoj brzoj Furijeovojtransformaciji, ili IFFT) i prenosi se posebnim ortogonalnim pod-nosiocem
Multipleksira tokove podataka od vie korisnika na DL podkanale i
prua UL viestruki pristup putem UL pod-kanalaMobilni WiMAX moe koristiti promenljive propusne opsege
Mobilni WiMAX podrava sisteme irine 5 MHz, i 10 MHz
Sledea revizija omoguavala bi propusne opsege od 7 MHz i 8,75MHz, koristei 7,81 kHz i 9,77 kHz za prored
Permutacija raznovrsnosti izvlai pod-nosice pseudosluajno da biformirala podkanal( mobilni WiMax)
Granina permutacija grupie blok graninih pod-nosilaca da biformirala podkanal( fiksni WiMax)
8/3/2019 Semestralni Rad
23/57
Kada je formiran, podkanal je dom za adaptivno modulacionokodiranje (AMC) za upload i download
AMC omoguava viekorisniku raznolikost doputajui korisnicima
da izaberu pod-kanal sa optimalnim frekventnim odzivomSa TDD-om, DL / UL odnos je podesiv, i podrava reciprocitet kanala,to je vano kada se koristi MIMO i druge antenske tehnologije
hibrid zahtev auto retransmisiju (HARQ) - omoguava brzi odgovor nagreke paketa
QoS parametri povezani sa odreenom vrstom podataka koji seprenose definiu redosled transmisije i raspored za vazduni interfejs
MAC omoguava razne vrste podeavanja uz pomo planera koji senalazi na svakoj baznoj stanici
Specifikacija poziva na dve vrste potronje energije (osim "on") umobilnoj jedinici: reim spavanja (sleep mode) i reim mirovanja(idle
mode)Bezbednost, 802.16e se oslanja na key-management protokol,autentikaciju ureaja i korisnika, enkripcije saobraaja (koristei AESalgoritma za blok enkripciju)
8/3/2019 Semestralni Rad
24/57
WiMAX ArhitekturaReferentni model za BWA mree se sastoji od sistema za
upravljanje mreom (NMS), nekih vorova i baze podatakaBS i SS upravljaki vorovi sakupljaju i uvaju upravljaneobjekte u 802.16 MIB formatuUpravljani objekti su dostupni NMS-u pomou SNMP-aProvajder obezbeuje servise i unosi informacije u bazupodataka servisa protoka(na osnovu elja korisnika)
8/3/2019 Semestralni Rad
25/57
Ponuda premijum servisa preko WiMax-a
WiMAX-ova sposobnost da omogui premijum mobilne irokopojasneservise je nenadmana
Osnovni MAC-protokol, sutinski pozajmljen iz kablovske industrijeData Over Cable Service Interface Specifications (DOCSIS) standarda
WiMAX-ov MAC-sloj ukljuuje planer saobraaj koji je prvenstvenoodgovoran za redove upstream and downstream protoka podataka
WiMAX nudi meni QoS menadment tehnika(zahtev
parameterizovanog servisa QoS, definisanog preciznom dodelompropusnog opsega,latencijom i vibracijom svakom specifinogprotoka )
WISP - usmerava planer saobraaja u BS o tome kako da oblikujusaobraaj
WISP moe da ponudi uslugu na nivou dogovora (SLA) svojimnajzahtevnijim kupcima
SIP poruka obrauje P-CSCF, kojim se poziv autorizuje tako toproverava pretplatnika u bazi podataka pretplatnika
Zahteva mrene resurse potrebne za odreene kodeke iz PDF-a
To dalje mapira IMS-jezgro na mnotvo BS-a, ime se omoguava
usluga servis provajderu da centralno locira svoju politiku upravljanja
8/3/2019 Semestralni Rad
26/57
Prvi oblik WiMAX standarda pre svega podrava fiksni beini
pristup802.16e postaje mobilni standard WMAN, proizvodima kao to sulaptop, PDA i mobilni telefoni koji e biti pokretai prihoda
Moraju se razviti novi vazduni interfejsi, modulacione tehnike,pametni antenski sistemi i ureaji za obradu digitalnog signala
Izgledi razvoja
8/3/2019 Semestralni Rad
27/57
8/3/2019 Semestralni Rad
28/57
802.16e IEEE-u preti rastuWiMAX fiksnih aplikacija
Intel se danas kree kazemljama Treeg sveta saWiMAX tehnologijom
WiMAX nije remetea veevoluciona tehnologija, toznai da e se vrlo brzo razvitisa fiksnog na mobilni
Kvalitet servisa (QoS)
8/3/2019 Semestralni Rad
29/57
Kvalitet servisa (QoS)
WiMax definie servisne tokove koji mogu mapirati razlicite servisnekodove to omogucava end-to-end IP bazirani QoSPotkanalizacija i MAP bazirane signalne eme pruaju fleksibilnemehanizme za optimalno rasporedivanje prostora, frekvencije ivremenskih resursa u vazdunom intefejsu baziranog na principuframe-by-frame
WiMAKS Forum Aplikacije Radne Grupe (AWG) je utvrdio petinicijalne primene klase QoS-a
8/3/2019 Semestralni Rad
30/57
Mapiranje radio resursa do klasa korisnika servisa je zadatakalgoritma planiranja
MAPE sadre informacije o prenosu od svih korisnika za svakiokvir, ukljuujui vrste modulacije i kodiranja, i veliinu i
poloaj alokacijeWiMax operatori mogu da se suoe sa izborom izmeuefikasnosti prenosa i usluge koje, u zavisnosti od potrebaplaniraju da podravaju
QoS parametri za konekciju mogu se razlikovati od strane SS-a,
pravei zahtev za BS da ih promeni, dok je konekcijauspostavljena
QoS u 802,16 MAC-servis uzima jedan od etiri oblika: stalnebitske brzine, objedinjavanje u realnom vremenu, objedinjavanjeu ne-realnom vremenu , i najbolje delatnosti
802.16 takoe smatra opciono podkanalizaciju Uplinka
8/3/2019 Semestralni Rad
31/57
Bezbednost
802.16 bezbednosne metode su izvedene od onih definisanih uDOCSIS. DES-u reimu ifriranog lananog bloka (CBC) koji se koristi
za ifrovanje korisne nosivosti MPDU-a na transportu i vezamasekundarnog upravljanja
PKM protokol se koristi za autorizaciju SS-a na bazi sertifikata i ondase izvri prenos kljueva izmeu BS-a i SS-a
SS obezbeuje X.509 sertifikat za BS, ime otkriva svoj identitet i javni
klju za BSBS vraa klju autorizacije SS-u, zatien od strane SS-javnog kljuapomou RSA-algoritma
Autorizacioni klju se zatim koristi za izvlaenje enkripcionih kljueva(KEK), SS i BS, jer oni znaju kako autorizacioni klju moe izvui istiKEK
Da biste preneli TEK (privremeni klju ifrovanja) od BS-a do SS-a,TEK je ifrovan pomou Standarda za enkripciju podataka (DES-a) uEDE modu, kljuevi sa KEK-om
802.16e specifikacija ukljuuje bezbednosna poboljanja da koristiAES-CCM mod deifrovanja i autorizaciju zasnovanu na EAP-u
8/3/2019 Semestralni Rad
32/57
Kritine pretnje su prislukivanjeupravljakih poruka, BS iliMS maskiranje, modifikacija upravljakih poruka, i DoSnapad
Glavne pretnje su ometanje saobraaja i modifikacija
podataka (kada se AES ne primenjuje)Koristi se sistemski pristup za detekciju upada
802.16a koristi sertifikat za autorizaciju zasnovanu naprimeni X.509 PKI (public key infrastructure), u kojoj BSpotvruje digitalni sertifikat klijenta pre nego to dozvoljava
pristup PHY-u.
Beini segment odvojen od ostatka mree firewall-om.
U ovom sluaju sistem za detekciju punog upada(IDS) ubeinom segmentuomoguava administratorima danadgledaju linkove zbog anomalija u saobraaju, napada i
drugog loeg saobraaju
Neki IDS sistemi e vam omoguiti primenu naprednihtehnologija, kao to su Honeypot ili Darknet
8/3/2019 Semestralni Rad
33/57
8/3/2019 Semestralni Rad
34/57
Budet linka
Kvalitet se meri sa Bit Error Rate (BER)
Link budet je proraun svih dobitaka i gubitaka od predajnika, krozmedijum do prijemnika u telekomunikacionom sistemuZa Downlink i za Uplink se rauna poseban budet linka
P WiMAX b d li k
8/3/2019 Semestralni Rad
35/57
Proraun WiMAX budget linka
Moramo da procenimo broj baznih stanica, koje e biti potrebne
na odreenom podrujuLink se sastoji iz tri dela:
1.Predajnik(je BS u FL komunikaciji i CPE u RLkomunikacija).
2.Prijemnik( je BS u RL komunikacija i CPE u FL
komunikacija). 3.Medijum.
Najjednostavnija forma jednaine linka je:
Pprijemna=Snaga predajnika +Pojaanje predajne antene+Pojaanje prijemne antene -Suma svih gubitaka
8/3/2019 Semestralni Rad
36/57
8/3/2019 Semestralni Rad
37/57
Bazna stanica
Razmatramo baznu stanicu (BS) sa tri sektora, tu postoji izbor od tri BSprofila:
Standardni BS
BS sa 22 MIMO (najee)
BS sa 22 MIMO i dva elementa AAS.
Tabela: Parametri bazne staniceStandard BS BS sa 22 MIMO BS sa 22 MIMO i dva
elementa AAS
DL Tx power 25dBm 35dBm 35dBm
DL Tx antenna gain 16dBi 16dBi 16dBi
Other DLTx gain 0dB 9dB 15dB
UL Rx antenna gain 16dBi 16dBi 16dBi
Other UL Rx gain 0dB 3dB 6dB
UL Rx noise figure 5dB 5dB 5dB
8/3/2019 Semestralni Rad
38/57
Oprema na strani korisnika (CPE)
Dva profila:
Portabilni CPE(sopstveni izvor napajanja, preko Ethernet kablapovezani za kompjuter)
Mobilni CPE (Opcije sa PCMCIA karticama i prijemnicima u laptopu )
Tabela: CPE parametri
Portable CPE Mobile CPE
UL Tx power 27dBm 27dBm
UL Tx antenna gain 6dBi 2dBi
Other ULTx gain 0dB 0dB
DL Rx antenna gain 6dBi 2dBi
Other DL Rx gain 0dB 0dB
DL Rx noise figure 6dB 6dB
8/3/2019 Semestralni Rad
39/57
Ekvivalent isotrpically radiated power(EIRP)
Koliina snage koju bi terijska izotropna antena ( koja ravnomerno emituje snagu u svimpravcima) emitovala da proizvede najveu gustinu snage posmatranu u pravcumaksimalnog pojaanja antene
EIRP se iskazuje kao decibeli po referentnoj snazi emitovanoj izotropnom antenom saidentinom snagom signala
EIRP [dB]=Txsnaga [dBm] -gubici u kablu i konektorima[dB] + antensko pojaanje[dBi]
Za FL komunikaciju
EIRP= (DLTx snaga) ( gubitak u provodnikuvodu + gubitak na konektoru + gubitakna jumperu)+( DLTx antensko pojaanje + drugo DLTx pojaanje)
Za RL komunikaciju
EIRP= (ULTx snaga) (glava/telo gubitak)+(ULTx antensko pojaanje + drugo
ULTx pojaanje ili razna pojaanja)
8/3/2019 Semestralni Rad
40/57
Osetljivost prijemnika
Osetljivost prijemnika je definisana sa:
Termalnim umom
Prijemnikovim SNR-om umom
Implementacionim gubicima
Prijemna osetljivost (SR ) = termike smetnje + RxSNR + Rxfaktor uma + gubici pri implementaciji
8/3/2019 Semestralni Rad
41/57
Termalni umTermalni um zavisi od irine propusnog opsega kanala
Termalni um= -174 + 10log10(f ) (f- propusni opseg u hertz-ima na
kome se um meri)izbor izmeu 1.25MHz, 5MHz, 10MHz i 20MHz
Tako da vrednost BW mora biti pomnoena odnosom izmeu brojakorienih pod-nosilaca (NUsed) i ukupnog broja OFDM pod-nosilaca iliFFT veliine (NFFT), i faktora uzorka(n)
NUsed je jednak sumi brojeva nosilaca podataka (NData) i nosilaca pilot(NPilot ),zajedno sa DC nosiocem
Faktor uzorka n odreuje prostor pod-nosioca i vreme korisnog simbola
Termiki um= -147 +
Gustina termalnog uma (N0)=K
N
N
FF
UsenBW
NFFT
NUsed
NDataDL
NDataUL
NSubChDL
NSubChUL
1.25 MHz 128 85 72 56 3 4
5 MHz 512 421 360 280 15 17
10 MHz 1024 841 720 560 30 35
20 MHz 2084 1681 1440 1120 60 70
8/3/2019 Semestralni Rad
42/57
Prijemni SNR
Prijemni SNR zavisi od eme modulacije i odgovarajue vrednosti za dverazliite metode korekcije greke unapred forward error correction (FEC)metode (convolution code (CC) i convolution turbo code (CTC)) u additive whiteGaussian noise (AWGN) kanalu pri bit error rate (BER) od 10-6
odgovarajua vrednost SNR koja se koristi u proraunu budeta linka sedinamiki adaptira
Modulation schemeSNR CC
(AWGN, BER 10-6)SNR CTC
(AWGN, BER 10-6)Data bit
Per symbol
QPSK 1/2 5 dB 2.5 dB 1
QPSK 3/4 8 dB 6.3 dB 1.5
16-QAM 1/2 10.5 dB 8.6 dB 2
16-QAM 3/4 14 dB 12.7 dB 3
64-QAM 1/2 16 dB 13.8 dB 3
64-QAM 2/3 18 dB 16.9 dB 4
64-QAM 3/4 20 dB 18 dB 4.5
8/3/2019 Semestralni Rad
43/57
Faktor uma
Faktor uma Noise figure (NF) je mera degradacije signala premakoliniku uma (SNR), koja je izazvana komponentama u lancu RF
signalaNF= SNRin/ SNRout
Implementacioni gubitak ukljuuje ne-idealne efekte prijemnika , kaoto su greke procene kanala, greke praenja, greke kvantizacije ifazni um (2dB)
Pojaanje podkanalnog linkaZasnovan na broju korienih podkanala po korisniku
NUsedSubChUL je zasnovan na broju podkanala potrebnih za
ponuenu bitsku brzinu podataka uplinka po korisniku, i takoe zavisiod modulacione eme
N
NSubChUL
LUsedSubChU-10log10pojacanjagpodkanalnoUplink
8/3/2019 Semestralni Rad
44/57
Margine
Margina - koliina za koju nivo prijemnog signala moe da se smanji, a da ne izazove smanjenje performansi sistema ispod specifipnogpraga vrednosti
1. Margina slabljenja -varijacije jaine signala u toku vremena na istojlokaciji
Margina sporog slabljenja (lognormal fading margin)Slabljenje lognormalne margine = norminv(verovatnoa pokrivanja ivica elija,
srednja vrednost lognormal, standardna devijacija) Margina brzog slabljenja
2. Margina interferencije(je 2dB za DL i 3dB za UL )3. Gubici prilikom prolaska kroz zgrade-Building penetration loss (BPL)
Urban type Correction
Rural 12dB
Suburban 15dB
Urban 18dB
Dense urban 20dB
Proraun budeta linka (Maksimalni
8/3/2019 Semestralni Rad
45/57
Proraun budeta linka (Maksimalnidoputeni gubitak putanje)
Za downlink komunikaciju MAPL je odreen kao:
MAPL=EIRP + CPE DL Rxpojaanja antene + CPE drugo DL Rxpojaanje -glava/telo gubitak - Rx Osetljivost - Slabljenje lognormalne margine - Marginabrzog slabljenja - Margina interferencije- gubici prilikom prolaska kroz zgradu
Za uplink komunikaciju MAPL se odreuje kao:
MAPL=EIRP + BS UL Rxpojaanje antene + BS drugo UL Rxpojaanje -Rx osetljivost - Slabljenje lognormalne margine - Margina brzogslabljenja - Margina interferencije- gubici prilikom prolaska krozzgradu + UL Podkanalnopojaanje
8/3/2019 Semestralni Rad
46/57
Efekat nepovoljnih vremenskih uslova
Kia i magla (11 ili 12 GHz ili iznad )
Atmosferska apsorpcija (na duim putanjama i na odreenim frekvencijama )Vetar (wind loading)
Grmljavina
Zatita od groma
Poboljanje pokrivenosti i protokaIzaberite brzinu prenosa podataka prema stvarnoj iskorienosti; sa manjimbrzinama ete postii veu udaljenost.
Odabir Autofall back moda
Odravanje niske predajne snage i korienje antene sa veim dobitkom epoboljati protok i pokrivenost.
Odabir opreme sa mogunostima ublaavanja RF interferencijeOdabir opreme koja reava probleme vie putanja
Korienje MAC autentifikacije samo za bezbednost i disejblovanjeWEP/WPA/AES ukoliko higher_end sigurnosni zahtevi nisu potrebni.To epoveati protok.
Selekcija sektora moe poboljati domet pokrivenosti u odreenom pravcu
8/3/2019 Semestralni Rad
47/57
Modeli prostiranja
Srednji gubitak putanje u radio kanalu na fundamentalnoj fizici iz radioprostiranja, ili na statistikoj krivini podataka prikupljenih merenjempolja
Hata model
Hata Model je analitika formulacija bazirana na podacima o merenju
gubitaka putanjeModel izraunava srednji gubitak kao funkciju nosee frekvencije,visine antene BS i mobilne stanice, i udaljenosti izmeu BS-a i SS-a
150MHz f 1500MHz -(nosea frekvencija u MHz)
30m hb 200m - (hb je visina BS antene u metrima )
1m hm 10m - (hm je visina SS antene u metrima) 1km d 20km -(d je udaljenost izmeu BS i SS u kilometrima )
a(hm)-log10dhb)6.55-(44.9hb13.82log10f26.16log1069.55Urban PL
Za velike gradove sa velikom gustinom zgrada i uskim ulicama
8/3/2019 Semestralni Rad
48/57
Za manje i srednje gradove, gde je manja natrpanost zgrada, SSkorekcioni faktor jea(hm)= (1.11 log10f 0.7) hm - (1.56 log10f 0.8)
Za predgraa, se koristi isti SS korekcioni faktor , kao i zamanje gradove , ali je srednji pathloss modifikovan:
8.010
8.29a(hm) 54.1log2
f
97.410
3.20a(hm) 57.11log2
f
f300MHz
f300MHz
4.5102-PLPL 28log
2
UrbanSuburban
f
Za ruralna podruja, se koristi isti SS korekcioni faktor , kao i za manjegradove, ali je srednji pathloss modifikovan:
98.4033.181078.4 102 loglog ffUrbanRural PLPL
Model takoe moe biti generalizovan za bilo koju pretrpanost okruenja
setClutteroffPLPL Urban
8/3/2019 Semestralni Rad
49/57
COST-231 Hata ModelHata model se najvie koristi za mobilne mree u opsegu800MHz/900MHz
COST-231 Hata model modifikovani Hata
150MHz f 2000MHz
30m hb 200m
1m hm 10m
1km d 20kmCFa(hm)-log10dlog10hb)6.55-(44.9hb13.82log1033.9log10f46.3 PL
Korekcioni faktor antene a (hm ) je:a(hm)= (1.11 log10f0.7) hm- (1.56 log10f0.8)
Za gradska i prigradska podruja , korekcioni faktor CF je 3dB i 0dB
COST-231 Hata modela za sisteme simulacije i planiranje mreemakromobilnih sistema u gradskim i prigradskim podrujima zamobilne aplikacijeTakoe se preporuuje dodavanje margine slabljenja od 10dBsrednjem gubitku kako bi se uraunao efekat senke
Erceg model
8/3/2019 Semestralni Rad
50/57
Erceg model
Erceg model je zasnovan na razvojnim eksprimentanim podacimasakupljenim na 1.95GHz u 95 makroelija po Americi
Primenjuje se uglavnom za fiksni beini razmetaj, sa SSinstaliranom ispod okna/prozora ili na krovu
1. Erceg A je pogodan za brdovite terene sa ogranienjem za velikugustinu drvea
2. Erceg B je pogodan za brdovite terene sa manjom gustinom drvea
ili ravnim terenom sa ogranienjem za veliku gustinu drvea3. Erceg C je pogodan za ravne terene sa malom gustinom drvea
Erceg model je slope-intercept model (presek nagiba) sa:
Xd
dlog
0
10+A=X+PL=PL10
X je slabljenja zbog senke, A je prekid i dat je kao pathloss u slobodnomprostoru na traenoj frekvenciji na distanci d0 = 100m:
C
fd010
420A log
T t d t k t thl j
8/3/2019 Semestralni Rad
51/57
Trenutna vrednost eksponenta pathloss-a je:
+B- hb
hb
CA
x - Gaussian-ova sluajna promenljiva sa prosenom vrednou nula ijedininom varijansom, je standardna devijacija distribucije eksponentapathloss-a
Parameters Erceg Model A Erceg Model B Erceg Model C
a 4.6 4 3.6
b 0.0075 0.0065 0.005
c 12.6 17.1 20
Sa 0.57 0.75 0.59
s 10.6 9.6 8.2
s 2.3 3 1.6
Erceg model ima i srednji pathloss i shadow-fading komponentu, nultu srednjuprosenu vrednost Gaussian sluajnu promenljivu kao y , gde je y srednjaprosena vrednost Gaussian-ove sluajne promenljive sa jedininom varijansom,a je standardna devijacija
= s + z s
8/3/2019 Semestralni Rad
52/57
8/3/2019 Semestralni Rad
53/57
Walfish-Ikegami model
Walfish-Ikegami model je pogodan za male elije
Model podrazumeva urbano okruenje sa nizovima zgrada sa visinama
zgrada, udaljenou izmeu zgrada, irinama ulica kao parametrimaU ovom modelu difrakcija je glavni nain prostiranja
800MHz f 2000MHz
4m h b 50m
1m hm 3m
0.2km d 5km
mdsrtsfs LLL PLLfs gubitak u slobodnom prostoru, Lrts je gubitakdifrakcije od krova ka ulici, a Lmds je multiscreengubitak
flogdlog 1010 9255.1
5.24+38+65.9-=PL
f
Za sluaj urbanog kanjona, koji imaLOS komponentu izmeu BS-a i MS-a.Za LOS sluaj, srednji pathloss je:
flogdlog 20+26+31.4-= 1010PL
P d j lij
8/3/2019 Semestralni Rad
54/57
Podruje elijeMobilni WiMAX koristi strukturu celularne mree
Heksagonalno podruje elije, definisano kao:
3Xd2Xsin(/3)
Bitska brzina po sektoru
Veliki uticaj na bitsku brzinuimaju:irina propusnog opsega kanalaVreme uvanja
Overhead (inicijalizacija i sinhronizacija)TDD down/up kolinik
dT
tigu
ovsymperbitsdatanBLratebitDL
NNFFT
DataDL
/11
P b b j l j i k
8/3/2019 Semestralni Rad
55/57
Potreban broj poloaja i sektoraKonani cilj planiranja je odreivanje broj poloaja i sektora potrebnihza pokrivanje odreenog regiona
Dodatni ulazni parametri: Povrina regiona
Gustina korisnika
eljeni downlink i uplink bitske brzine po korisniku
Slika: Opseg razliitih modulacionih ema, naznaenihrazliitim bojama.to je svetlija boja , manji je broj bitova po
simbolu
8/3/2019 Semestralni Rad
56/57
Primer Link budget-a
Primer budget-a linka za WiMAX sistema za dvarazvojna scenarija :
Mobilnog WiMAX sluaja
Fiksna pretplatnika stanici postavljena unutra
ParametriMobilni headset postavljen Fiksna pretplatnika stanica
Napomena
8/3/2019 Semestralni Rad
57/57
Parametrinapolju postavljena unutra
Napomena
Downlink Uplink Downlink Uplink
Izlazna snaga pojaavaa 43dB 27dB 43dB 27dB A1
Broj tx antena 2 1 2 1 A2
Backoff pojaavaa 0dB 0dB 0dB 0dBA3:pretpostavlja da pojaava ima dovoljno linearnostza rad bez QPSK backoff-a
Pojaanje predajne antene 18dBi 0dBi 18dBi 6dBi A4:predpostavlja se 6dBi antene za fiksnu SS
Gubici na predajniku 3dB 0dB 3dB 0dB A5
Efektivna isotropna izraenasnaga
61dBm 27dBm 61dBm 33dBm A6=A1+10log10 (A2)-A3+A4-A5
irina kanala 10MHz 10MHz 10MHz 10MHz A7
Broj podkanala 16 16 16 16 A8
Nivo uma kod prijemnika -104dBm -104dBm -104dBm -104dBm A9=-174+10log10 (A7*1e6)
Faktor uma prijemnika 8dB 4dB 8dB 4dB A10
Zahtevani SNR 0.8dB 1.8dB 0.8dB 1.8dB A11:za QPSK,R1/2 na 10% BLER u ITU Ped. B kanalu
Razna makro pojaanja 0dB 0dB 0dB 0dB A12: pretpostavlja se da nema makro pojaanja
Podkanalno slabljenje 0dB 12db 0dB 12db A13=10log10 (A8)
Brzina podataka popodkanalu(kbps)
151.2 34.6 151.2 34.6 A14: koristi se QPSK,R1/2 na 10% BLER-a
Osetljivost prijemnika(dBm) -95.2 -110.2 -95.2 -110.2 A15=A9+A10+A11+A12-A13
Pojaanje prijemne antene 0dB 18dBi 6dBi 18dBi A16
Sistemsko pojaanje 156.2dB 155.2dB 162.2dB 161.2dB A17=A6-A15+A16
Shadow-fade margina 10dB 10dB 10dB 10dB A18
Building penetration gubici 0dB 0dB 10dB 10dB A19: pretpostavlja se jedan zid
Link margina 146.2dB 145.2dB 142.2dB 141.2dB A20=A17-A18-A19
Oblast pokrivanja 1.06km 1.06km 0.81km 0.81km Pretpostavlja se COST-231 Hata urban model
Oblast pokrivanja 1.29km 1.29km 0.99km 0.99km Pretpostavlja se suburban model