Стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi)

Беспроводные сети стандарта IEEE 802.11 работают в двух диапазонах: 2,4……2,483 ГГц и в нескольких полосах вблизи 5 ГГц, которые являются нелицензируемыми. При этом возможны несколько вариантов топологий:

• независимые базовые зоны обслуживания (independent basic sets, IBSSs),
• базовые зоны обслуживания (basic service sets, BSSs),
• расширенные зоны обслуживания (extended service sets, ESSs).

Независимая базовая зона обслуживания представляет собой группу работающих в соответствии со стандартом 802.11 станций, связывающихся непосредственно одна с другой. IBSS также называют эпизодической или неплановой (ad-hoc), сетью. На рис. 6.8 показано, как три станции, оборудованные беспроводным сетевым интерфейсными картами (network interface card, NIC) стандарта 802.11, могут формировать IBSS и напрямую связываться одна с другой.

Рис. 6.8. Эпизодическая (ad-hoc) сеть

Технология базовых зон обслуживания предполагает наличие особой станции: точки доступа AP (access point). Точка доступа – это центральный пункт связи для всех станций BSS. Станции клиентов не связываются непосредственно друг с другом. Вместо этого они передают сообщения точке доступа, а уже она направляет информационные пакеты станции-адресату. Точка доступа может иметь порт восходящего канала (uplink port), через который BSS подключают к проводной сети (например, восходящий канал Ethernet для доступа к Интернету). Поэтому BSS называют сетью с инфраструктурой. На рис. 6.9 представлена типичная инфраструктура BSS.

Рис. 6.9. Беспроводная локальная сеть с инфраструктурой

Несколько инфраструктур BSS могут быть соединены через их интерфейсы восходящего канала. Там, где действует стандарт 802.11, интерфейс восходящего канала соединяет BSS с распределительной системой (distribution system, DS). Несколько BSS, соединенных между собой через распределительную систему, образуют расширенную зону обслуживания (ESS). Восходящий канал к распределительной системе не обязательно должен использовать проводное соединение. Спецификации стандарта 802.11 позволяют построить этот канал как беспроводный. Но чаще восходящие каналы к распределительной системе представляют собой каналы проводной сети Ethernet. На рис. 6.10 представлен пример практического воплощения ESS.

Территорию, покрытую BSS или ESS с выходом в Интернет, называют hot spot (“горячей точкой”). “Горячие точки” создают в гостиницах, аэропортах, ресторанах, студенческих общежитиях и просто на улицах. В конце 2004 г. в мире работало около 50 000 “горячих точек”, а число пользователей ими достигло
50 млн. человек. Быстрое распространение услуг WLAN и большое число производителей аппаратуры требует совместимости аппаратных и программных средств, предлагаемых различными фирмами. С этой целью в 1999 г. была создана организация WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), вскоре преобразованная в Wi-Fi Alliance. Он включает в себя разработчиков и производителей аппаратуры стандарта 802.11, операторов сетей, экспертов. Главная цель альянса – сертификация выпускаемой аппаратуры с целью обеспечения взаимодействия Wi-Fi устройств, производимых разными фирмами.

Рис. 6.10. Расширенная зона обслуживания ESS беспроводной локальной сети

Стандарт 802.11 имеет 3 варианта: 802.11a, b и g. Во всех вариантах передачу информации ведут в пакетном режиме, отдельными кадрами (пакетами).

Аппаратура стандарта 802.11b работает в диапазоне 2,4….2,483 ГГц. Как было сказано, этот диапазон нелицензируемый и в нем действует много других систем и устройств. Для снижения влияния помех в сетях 802.11b предложено 2 способа. Первый – использование, как и в стандарте Bluetooth, прыгающей частоты при передаче каждого следующего кадра. Однако на практике обычно применяют другой способ: прямое расширение спектра путем заполнения информационных символов скремблирующим кодом.

В классическом варианте 802.11b информацию передают в виде символов со скоростью 1 Мсимв/с. При модуляции 2-ФМ скорость передачи информации в кадре составляет 1 Мбит/с, а при 4-ФМ 2 Мбит/с. При применении прямого расширения спектра каждый символ заполняют чиповой m-последовательностью из 11 чипов (код Баркера): +1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1. Чиповая скорость в радиоканале составляет 11 Мчип/с, а ширина радиоканала – 22 МГц. В диапазоне 2,4 ГГц фиксированы центральные частоты 13 радиоканалов: 2412, 2417, 2422, 2427, 2432, 2437, 2442, 2447, 2452, 2457, 2462, 2467 и 2472 МГц. При приеме сигнал подвергают корреляционной обработке, что существенно снижает влияние помех, как в стандартах сотовой связи с кодовым разделением каналов.

Использование широкополосного канала позволяет при высоком отношении сигнал/помеха (15 – 17 дБ) увеличить скорость передачи данных. При этом отказываются от скремблирования, а данные передают с символьной скоростью 11 Мсимв/с с модуляцией 4-ФМ. Для повышения качества связи при передаче используют избыточное кодирование с помощью дополняющего кода ССК (Complementary Code Keying). Скорость передачи данных в кадре может составлять 11 или 5,5 Мбит/с.

Максимальная мощность передатчиков устройств стандарта 802.11b составляет в Европе 100 мВт, а в США – 1 Вт.

Устройства стандарта 802.11a работают в трех поддиапазонах на 5 ГГц. В поддиапазоне 5,15….5,25 ГГц мощность передачи ограничена 50 мВт, в поддиапазоне 5,25…. 5,35 ГГц – 250 мВт, а в поддиапазоне 5,725….5,825 ГГц –
1 Вт. В этих диапазонах выделено 12 каналов шириной 20 МГц.

Достоинством стандарта 802.11а в сравнении с 802.11b является повышенная скорость передачи данных в кадре: от 6 до 54 Мбит/с. Для этого в стандарте 802.11а применяют модуляцию OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам. Этот метод применяют для того, чтобы при высокой скорости передачи данных устранить межсимвольную интерференцию. Приведем характерный пример.

Пусть по радиоканалу идет передача с символьной скоростью В=40 Мсимв/с. При передаче на одной несущей частоте длительность символа с. Представим себе ситуацию передачи такого сигнала в большом помещении (вокзал, аэропорт, торговый центр – рис. 6.11).

Рис.6.11. Многолучевое распространение сигналов

Для того чтобы прямой и обратный лучи приходили с запаздыванием в 1 символ, разность их хода должна составлять всего м. Такое запаздывание можно наблюдать даже в достаточно большой комнате. Чтобы снять проблему межсимвольной интерференции, следует увеличить длину символа в 10, а еще лучше в 100 раз. Тогда межсимвольная интерференция будет заметна при разности трасс в 750 м. Отсюда следует идея, положенная в основу OFDM: расщепить высокоскоростной поток данных на множество отдельных потоков (десятки!), передавать каждый из субпотоков на своей частоте (поднесущей), увеличив длину символа до единиц миллисекунд.

Обобщенный символ является суммой символов, передаваемых на N_S поднесущих. На всех поднесущих можно использовать различные виды модуляции: 2-ФМ, 4-ФМ, 8-ФМ, 16-КАМ или 64-КАМ. Временная диаграмма OFDM сигнала приведена на рис. 6.12, где номером i помечены отдельные поднесущие.

Рис. 6.12. Структура сигнала OFDM

Символы друг от друга специально отделены паузами длительностью Т_р, чтобы в случае многолучевого сигнала соседние символы не «наползали» друг на друга.

Суммарный OFDM сигнал при может быть представлен в виде:

, (6.1)

где - комплексная амплитуда одного переданного сигнала,

t_s – время начала каждого отдельного символа,

T_s – длительность символа.

Спектральная картина OFDM сигнала показана на рис. 6.13.

Рис. 6.13. Спектр OFDM сигнала

Чтобы при приеме можно было различать сигналы, передаваемые на соседних поднесущих, все сигналы должны быть взаимно ортогональны. Это условие выполнимо, если расстояние между соседними поднесущими .

При передаче (формировании) OFDM сигнала используют обратное дискретное преобразование Фурье (обратное БПФ); при приеме – прямое дискретное преобразование Фурье (БПФ). Сигнал OFDM формируют на пониженной частоте с последующим переносом спектра на частоту радиоканала.

В стандарте 802.11а для передачи информации используют 48 поднесущих (всего 52). Длительность символа T_s=3,2 мкс, длительность паузы T_p=0,8 мкс. Расстояние между соседними частотами МГц. При модуляции 2-ФM на каждой поднесущей скорость передачи данных (без защитного кодирования)

Мбит/с.

При переходе к многопозиционным методам модуляции

Мбит/с,

Мбит/с.

В зависимости от помеховой ситуации в стандарте 802.11а предусмотрено использование адаптивных схем модуляции и кодирования. Основные характеристики стандарта приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Стандарт 802.11g объединяет возможности стандартов 802.11а и b в диапазоне 2,4….2,483 ГГц. Основные характеристики стандарта приведены в табл. 6.5. Кроме ССК и OFDM, в стандарте на ряде скоростей использовано избыточное двоичное пакетное сверточное кодирование PBCC (packet binary convolutional coding).

Таблица 6.5

Доступ к сети абонентских станций и возможность передачи кадров в сетях 802.11 осуществляют с помощью координатных функций. При использовании распределенной координатной функции DCF (distributed coordination function) все станции имеют одинаковый приоритет и занимают канал на основе состязаний с таймерами отката. Принцип действия DCF поясняет рис. 6.14.

Рис. 6.14. Работа станций в режиме DCF

Работающие станции прослушивают радиоканал и ждут, пока он не станет свободным (прекратится передача несущей). На рис. 6.14 вначале передает станция 3, а к передаче готовы станции 1, 2 и 5. По завершении кадра станции 3 следует обязательный межкадровый промежуток DIFS (34….50 мкс), после чего станции, готовые передать свои пакеты, начинают состязание. Каждая из станций запускает таймер состязаний, где устанавливаются случайные числа внутри окна состязаний: 0…..7, 0… 63, и далее до 127, 255, 511, 1023. С момента начала состязания начинается считывание таймеров с тактовой скоростью 9…20 мкс. Та станция, которая первой обнулит таймер, занимает канал (на рис. 6.14 станция 2). Остальные запоминают содержимое своих таймеров (откат) до следующего состязания. В процессе передачи возможны коллизии, когда две станции одновременно обнулят свои таймеры (станции 4 и 5 на рис. 6.14). Это приводит к расширению окна состязаний с последующим повтором передачи кадров.

В реальном алгоритме доступа на основе DCF используют более надежную процедуру (рис. 6.15). Станция, выигравшая состязание, посылает короткий пакет запроса получателю RTS – Request to Send, на что получает подтверждение готовности получателя к приему CTS – Clear to Send. После этого следует передача информационного кадра. Цикл завершает пакет подтверждения (или неподтверждения) приема кадра АСК. Так реализуют обмен файлами по протоколу TCP/IP.

Рис. 6.15. Процедура доступа к сети на основе DCF

В цикле передачи кадры RTS – CTS – Данные – АСК разделяют короткими межкадровыми промежутками SIFS (10…16 мкс). Станции, не участвующие в обмене, по информации, содержащейся в кадрах RTS и CTS о длительности цикла передачи, устанавливают у себя векторы NAV (network allocation vector). NAV – это время считывания таймера, в течение которого станция находится в “спящем” режиме и не участвует в состязании, пока NAV не станет равным 0.

Рассмотренный метод доступа используют при чтении файлов из Интернета. Однако он не позволяет передавать потоковое видео и, тем более, IP-телефонию, где жестко лимитированы допустимые задержки сигналов. Новый стандарт IEEE 802.11e предусматривает поддержку в Wi-Fi сетях четырех классов трафика, расставленных в порядке приоритетов:

Voice – телефонию с качеством передачи на уровне междугородной связи,

Video – передачу телевидения,

Best Effort – чтение Интернет-файлов,

Background – передачу файлов с низким приоритетом.

Эта классификация соответствует классам услуг сетей мобильной связи 3-го поколения, что позволяет организовать взаимодействие мобильных и Wi-Fi сетей. Реализация стандарта 802.11е возможна только в сетях с точками доступа, где для занятия канала используют точечную координатную функцию PCF (point coordination function). Принцип работы сети на основе PCF поясняет рис. 6.16.

Процесс передачи определяет точка доступа AP. Время передачи поделено на суперкадры, длительность которых АР устанавливает адаптивно и в процессе передачи может менять. В начале каждого суперкадра АР передает кадр маяка. Он устанавливает длительность суперкадра, максимальный размер информационных кадров и период, свободный от состязаний. В это время обмен информацией между точкой доступа и станциями идет только по опросу АР (сама станция занять канал не может). Одновременно с посылкой кадра опроса (polling) АР может отправить на станцию и информационный кадр. Окончание периода без состязаний АР маркирует посылкой кадра CF-End. После этого станции, включая АР, занимают канал на основе состязаний. Такой метод доступа позволяет организовать передачу пакетов данных с постоянной скоростью, что необходимо при телефонном и потоковом трафике.

Рис. 6.16. Передача данных на основе PCF

Надо сказать, что точечная координатная функция PCF не в полной мере обеспечивает параметры QoS. Для поддержки требуемого качества услуг разработан специальный стандарт 802.11e. Он вводит понятие категории доступа AC, которые происходят от группы стандартов 802.1D и задают уровни приоритета. Всего существует 4 категории доступа (табл. 6.6): голос (Voice) , видео (Video), наилучшая попытка (Best Effort) и фон (Background). Каждая категория связана с соответствующим типом данных.

Таблица 6.6

Стандарт 802.11e определяет новый тип доступа к среде для обеспечения качества обслуживания – гибридную координатную функцию (hybrid coordination function, HCF). HCF определяет два механизма доступа к среде:

· Доступ к каналу, основанный на состязании (contention-based channel l access);

· Управляемый доступ к каналу (controlled channel access).

Доступу к каналу, основанному на состязании, соответствует расширенный распределенный доступ к каналу (enhanced distributed channel access, EDCA), а управляемому доступу к каналу соответствует доступ к каналу, управляемому HCF (HCF controlled channel access, HCCA). В стандарте 802.11e по-прежнему существуют две фазы работы внутри суперфрейма – периоды состязания (CP) и свободные от состязания периоды (CFP). EDCA используют только в CP, а HCCA используют в обоих периодах. HCF объединяет методы PCF и DCF, поэтому ее называют гибридной. Результат преобразования архитектуры МАС показан на рис. 6.17.

Рис. 6.17 Архитектура МАС

Станцию, которая работает как центральный координатор для всех станций внутри базового набора услуг, поддерживающего QoS (QoS supporting BSS, QBSS), называют гибридным координатором (hybrid coordinator). Он, также как и точечный координатор, располагается внутри точки доступа. Клиентские станции, поддерживающие QoS, называют QSTA.

Станция 802.11e, которой предоставлен доступ к среде, не должна использовать радиоресурсы большей длительности, чем та, что определена в стандарте. Это новое введение называют возможностью передачи (transmission opportunity, TXOP). TXOP – это интервал, в течении которого станция имеет право передавать пакеты. Он определяется своим временем начала и длительностью. TXOP, существующий в доступе к среде, основанному на состязании, называют EDCA-TXOP. Аналогично TXOP, существующий в управляемом доступе к среде, называют HCCA-TXOP. Длительность EDCA-TXOP ограничена параметром TXOPlimit, значение которого постоянно передают через определенный информационный элемент поля фрейма маяка.

Другое улучшение стандарта заключается в том, что ни одна станция не может передавать в момент, когда наступает время передавать фрейм маяка. Это уменьшает ожидаемую задержку маяка, что дает гибридному координатору лучший контроль над средой, особенно тогда, когда после фрейма маяка используется опциональный CFP.

В новом стандарте станция может передавать пакеты непосредственно другой станции в QBSS, не связываясь с точкой доступа. В старом стандарте внутри сети с инфраструктурой все пакеты обмена данных между станциями шли только через точку доступа.

Поддержка качества обслуживания в EDCA обеспечивает использование таких понятий, как категории доступа и множество независимых объектов отката (backoff entities). В каждой станции 802.11е могут существовать несколько параллельных объектов отката, причем этим объектам назначены различные приоритеты согласно набору особых параметров категорий доступа (EDCA parameter set). Как было указано выше, существуют четыре категории доступа, соответственно в каждой станции есть четыре объекта отката (рис. 6.18). Набор параметров EDCA устанавливает приоритеты в доступе к среде, определяя индивидуальные межфреймовые промежутки, окна состязаний и другие параметры.

Рис. 6.18. Четыре категории доступа в одной станции

Для каждой категории доступа определены свои межкадровые промежутки (arbitration interframe space, AIFS), аналогичные DIFS, но разной длительности. Кроме того, меняется и размер окна состязаний в зависимости от приоритета трафика.

6. 5. Стандарт IEEE 802.16 - WiMAX

WiMAX-Worldwide Interoperability for Microwave Access

Таблица 6.7

Основные характеристики стандарта WiMAX

Таблица 6.8

Некоммерческая организация WiMAX (World Interoperability for Microwave Access – взаимодействие оборудования сетевого доступа на сверхвысоких частотах во всем мире) образована с целью содействия разработке беспроводного оборудования доступа к широкополосным сетям на основе спецификации IEEE 802.16 для беспроводных зональных сетей, сертификации такого оборудования на совместимость и взаимодействие, а также ускорению его выхода на рынок.

В стандарте 802.16 предусмотрена работа в диапазонах 2…11 ГГц и 10-66 ГГц (рис.6.1). В диапазоне 10-66 ГГц радиосвязь возможна лишь в случае прямой видимости между точками. В этом диапазоне используют прямую модуляцию несущей (режим с одной несущей).

В диапазоне 2…11 ГГц спецификации радиоинтерфейса, допускают возможность решения задачи радиосвязи в условиях многолучевого распространения и при отсутствии прямой видимости (NLOS - Non-Line-Of-Sight). Радиоинтерфейс WMAN-SC2 использует модуляцию одной несущей, радиоинтерфейс WMAN – OFDM – ортогональную частотную модуляцию (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) с быстрым преобразованием Фурье на 256 точек и до 2048 точек. Сертифицированные диапазоны частот для фиксированного и мобильного WiMAX профилей приведены на рис.1.

Фиксированные WiMAX профили – 3,5 ГГц (FDD): 3,5; 7; (256)

3,5 ГГц (TDD): 3,5; 7; (256)

5,8 ГГц (TDD): 10 (256)

Мобильные WiMAX профили- 2,3 – 2,4 ГГц: 5 (512); 10 (1024); 8.75 (1024);

все TDD 2,305 – 2,320 ГГц: 3,5 (512); 5 (512)

2,345 – 2,360 ГГц: 10 (1024)

2,496 – 2,69 ГГц: 5 (512); 10 (1024)

3,3 – 3,4 ГГц: 5 (512); 7 (1024); 10 (1024)

3,4 – 3,8 ГГц: 5 (512)

3,4 – 3,6 ГГц: 7 (1024)

3,6 – 3,8 ГГц: 10 (1024)

Кроме указанных, возможно выделение каналов в диапазонах 5,7 ГГц,
1,710 – 1,755: 2,110 – 2,155 ГГц.

В стандарте 802.16 используют следующие интерфейсы:

1. WirelessMAN-SC (10 – 66 ГГц)

2. WirelessMAN-SCa (2 – 11 ГГц; лицензионные диапазоны)

3. WirelessMAN-OFDM (2 – 11 ГГц; лицензионные диапазоны)

6. WirelessMAN-OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access

(2 – 11 ГГц; лицензионные диапазоны)

5. WirelessHUMAN (2 – 11 ГГц; нелицензионные диапазоны)

Интерфейсы 3 и 5 предусматривают возможности Mesh – организацию сетей с полновесной топологией для ускорения передачи трафика.

Обратное преобразование Фурье определяет форму сигнала OFDМ. Полезной длительностью символа считается величина Tb. Последнюю часть Tg периода символа, названную защитным интервалом, используют, чтобы устранить влияние многолучевого распространения ортогональных составляющих сигнала (рис. 6.19).

Рис. 6.19. Формат символа на одной частоте

В частотной области сигнал характеризуют спектральные характеристики (рис. 6.20). В нем присутствуют поднесущие для передачи данных, пилотных сигналов, а по краям полосы расположены защитные интервалы.

Рис. 6.20. Описание сигнала в частотной области

Символ OFDM характеризуют следующие параметры:

- BW – номинальная ширина полосы канала.

- Nused - число используемых поднесущих.

- n - коэффициент выборки. Этот параметр, в соединении с BW и Nused определяет разнесение поднесущей и длительность символа. Требуемые значения этого параметра определены в табл.6.6.

- G - отношение длительности защитного интервала (префикса) к полезному времени. Эта величина может составлять 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 Tb.

-NFFT: число точек преобразования Фурье,

-Частота следования посылок: Fs=floor (n*BW/0.008)*0.008 (BW- ширина полосы в МГц),

-∆f: разнесение поднесущей, определенное как: Fs/NFFT,

- Tb= 1/∆f – длительность преобразования символа,

- Tg=G*Tb – длительность защитного интервала (CP),

- Ts=Tb+Tg – длительность символа OFDM,

- Ts/ NFFT - интервал дискретизации.

Основные параметры OFDM каналов стандарта 802.16а приведены в табл. 6.9.

Таблица 6.9.

Длительность символов в зависимости от ширины полосы канала приведена в табл. 6.10.

Таблица 6.10

Схемы модуляции и кодирования lдля стандарта 802.16-2004 сведены в табл. 6.11.

Таблица 6.11

Величины скоростей передачи в зависимости от вида модуляции и кодовой скорости приведены в табл. 6.12, а требования к отношению сигнал/шум на входе приемника для различных схем модуляции и кодирования в табл. 6.13.

Таблица 6.12

Таблица 6.13

Данные на физическом уровне передают в виде непрерывной последовательности кадров. Каждый кадр имеет фиксированную длительность (2 (2,5) … 20 мс), поэтому его информационная емкость зависит от символьной скорости и метода модуляции. Кадр состоит из преамбулы, управляющей секции и последовательности пакетов с данными. Сети IEEE 802.16 дуплексные. Возможно как частотное FDD, так и временное TDD разделение восходящего и нисходящего каналов.

При временном дуплексировании каналов кадр делят на нисходящий и восходящий субкадры (их соотношение может гибко менять в процессе работы в зависимости от потребностей полосы пропускания для восходящих и нисходящих каналов), разделенные специальным защитным интервалом . При частотном дуплексировании восходящий и нисходящий каналы передают на двух несущих (рис. 6.21)

Рис. 6.21. Структура кадров для TDD и FDD

В нисходящем канале информацию от базовой станции передают в виде последовательности пакетов. Для каждого пакета можно задавать метод модуляции и схему кодирования данных – т.е. выбирать между скоростью и надежностью передачи. TDM – пакеты передают одновременно для всех абонентских станций, каждая из них принимает весь информационный поток и выбирает «свои» пакеты. Чтобы абонентские станции могли отличить один пакет от другого, в управляющей секции передают карты нисходящего (DL-MAP), и восходящего (UL-MAP) каналов (рис. 6.22).

Рис.6.22. Структура нисходящего канала.

В карте нисходящего канала указана длительность кадра, номер кадра, число пакетов в нисходящем субкадре, а также точка начала и тип профиля каждого пакета. Точку начала отсчитывают в так называемых физических слотах, каждый физический слот равен четырем модуляционным символам.

Профиль пакета – это список его параметров, включая метод модуляции, тип FEC – кодирования (с параметрами схем кодирования), а также диапазон значений отношения сигнал/шум в приемном канале конкретной станции, при котором данный профиль можно применять. Базовая станция периодически транслирует список профилей в виде специальных управляющих сообщений (дескрипторов нисходящего и восходящего каналов DCD/UCD), причем каждому профилю присваивают номер, который и используют в карте нисходящего канала.

Абонентские станции получают доступ к среде передачи посредством механизма временного разделения каналов TDMA (Time Division Multiple Access). Для этого в восходящем субкадре для АС базовая станция резервирует специальные временные интервалы – слоты (рис. 6.23). Информация о распределении слотов между АС записана в карте восходящего канала UL-MAP, транслируемой в каждом кадре. UL-MAP – функционально аналогична DL-MAP – в ней сообщают, сколько слотов в субкадре, точку начала и идентификатор соединения для каждого из них, а также типы профилей всех пакетов. Сообщение UL-MAP текущего кадра может относиться как к данному кадру, так и к последующему. Скорость модуляции (частота символов) в восходящем канале должна быть такой же, как и в нисходящем. Отметим, что, в отличие от нисходящих TDM – пакетов, каждый пакет в восходящем канале начинается с преамбулы – синхропоследовательности длиной 16 или 32 QPSK - символа.

Рис. 6.23. Структура восходящего канала

Примеры структуры кадра с TDD приведен на рис. 6.24.

Рис. 6.24. Пример структуры кадра OFDM с TDD

В восходящем канале, кроме назначенных БС слотов для определенных АС, предусмотрены интервалы, в течение которых АС может передать сообщение для первичной регистрации в сети или для запроса изменения полосы пропускания канала (предоставление каналов по требованию DAMA - Demand Assigned Multiple Access).

Физический уровень стандарта IEEE 802.16 обеспечивает непосредственную доставку потоков данных между БС и АС. Все задачи, связанные с формированием структур этих данных, а также управлением работой системы решаются на MAC (Medium Access Control) - уровне. Оборудование стандарта IEEE 802.16 формирует транспортную среду для различных приложений (сервисов).

Сети WiMAX поддерживают 4 типа трафика, отличающиеся требованиями к надежности и задержкам:

UGS – Unsolicited Grant Service – передача в реальном времени сигналов и потоков телефонии (Е1) и VoIP. Допустимая задержка менее 5 – 10 мс в одном направлении при BER = 10^-6… 10^-6.

rtPS – Real Time Polling Service – потоки реального времени с пакетами переменной длины (MPEG видео).

nrtPS – Non-Real-Time Polling Service – поддержка потоков переменной длины при передаче файлов в широкополосном режиме.

BE – Best Effort – остальной трафик.