Semestralni Rad

8/3/2019 Semestralni Rad

1/57

Semestralni Rad

Predmet: irokopojasne pristupne mreeTema: WiMAX


2/57

VISOKA TEHNIKA KOLA - NI

SPECIJALISTIKE STUDIJE KOMUNIKACIONE TEHNOLOGIJE


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


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)


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)


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)


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


8/57


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


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


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.


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


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


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


15/57


16/57


17/57


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


19/57


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)


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


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)


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)


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)


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


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


27/57


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)


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


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


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


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


33/57


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


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


36/57


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


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


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)


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


52/57


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


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


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


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


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

Semestralni Rad

Documents

Transcript of Semestralni Rad