Интернет-издание о высоких технологиях. Техническая характеристика стандарта IEEE802.16. Средства запроса и выделения частотно-временного ресурса

Участники рынка широкополосного беспроводного доступа на протяжении нескольких последних лет продвигают единый стандарт беспроводного доступа для всех существующих сетевых технологий в рамках консорциума WiMAX. Аналитики пророчат ему светлое будущее и один проект, на базе такого оборудования, уже реализован. Возможно, что следующий состоится в России.

История вопроса

Около пяти лет назад участники рынка широкополосного беспроводного доступа (BWA) пришли к мнению о необходимости введения единого стандарта. Потребность возникла не на пустом месте — «зоопарк» систем BWA, в которых используются несовместимые друг с другом протоколы физического и канального уровней и реализованы различные методы обеспечения сетевой безопасности, — мало кого устраивал. Работа над новым стандартом для городских беспроводных сетей (Wireless MAN) в рамках института IEEE закипела…

IEEE 802.16 WirelessMAN™ — стандарт для беспроводных городских сетей

Рабочая группа IEEE 802.16 по стандартам широкополосного беспроводного доступа (Broadband Wireless Access, BWA) разрабатывает стандарты, дает рекомендации по практическому использованию и поддерживает развитие широкополосных беспроводных городских сетей (Wireless Metropolitan Area Networks). IEEE 802.16 является структурной единицей в рамках Комитета по стандартам локальных и городских сетей IEEE 802 (IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee, первого транснационального форума по стандартизации беспроводных сетей.

Разрабатывая стандарт IEEE 802.16, который описывает радиоинтерфейс для беспроводных городских сетей, Ассоциация стандартизации при институте инженеров по электротехнике и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers Standards Association, IEEE-SA) намерена развивать технологию широкополосного беспроводного доступа, сделать ее более распространенной.

IEEE 802.16 описывает соединение на участке «первая миля — последняя миля» в беспроводных городских сетях. Этот стандарт делает акцент на эффективном использовании частотного спектра в диапазоне от 10 до 66 ГГц (от 2 до 11 ГГц в более поздних версиях) и определяет уровень управления доступом к среде (Medium Access Control, MAC), который поддерживает спецификации на физическом уровне в рамках заданного диапазона частот. IEEE 802.16 призван обеспечить совместимость оборудования различных вендоров с тем, чтобы операторы могли использовать решения от различных поставщиков, что повышает уровень конкуренции и приводит к снижению стоимости оборудования.

Источник: The IEEE 802.16 Working Group on Broadband Wireless Access Standards

Исходная версия выпущенного стандарта 802.16 охватывала диапазон частот 10–66 ГГц. Особенности распространения радиоволн этого диапазона ограничивают возможности работы систем условиями прямой видимости, поэтому в обычной среде мегаполиса операторы неминуемо теряют порядка половины абонентов, находящихся в пределах рабочей дальности от базовой станции (остальная половина, как правило, попадает «в тень» — закрыта для радиосигнала зданиями и другими городскими конструкциями).

В этой связи институт IEEE разработал дополнение к стандарту 802.16 (802.16а), которое позволяет работать в более низкочастотной области спектра — диапазоне 2–11 ГГц и, таким образом, позволяет операторам надеяться на увеличение радиуса действия базовых станций.

После создания первых версий стандарта 802.16 компании Fujitsu Microelectronics America, Intel и Nokia создали консорциум World Interoperability for Microwave Access Forum (WiMAX Forum). В настоящее время в его состав входит больше сотни компаний со всего мира, которые так или иначе связаны с рынком беспроводных технологий (см. врезку).

Консорциум WiMAX

Глобальная цель консорциума WiMAX (World Interoperability for Microwave Access — дословно: «глобальная совместимость для микроволнового доступа») состоит в содействии продвижения технологий сетей широкополосного беспроводного доступа с использованием единого стандарта. При этом необходима сертификация оборудования и технологий различных производителей на предмет их совместимости между собой и соответствие этому единому стандарту, на роль которого претендует IEEE 802.16. В конечном итоге WiMAX намерен создать более конкурентную рыночную среду в сегменте ШБД и упростить развертывание таких сетей с использованием оборудования различных вендоров.

В состав консорциума WiMAX входят лидеры индустрии, которые ратуют за совместимость всех решений, использующихся в сетях широкополосного беспроводного доступа.

В настоящее время участниками WiMAX являются 104 компании во всего мира. Среди мировых брэндов — Intel, Alcatel, Siemens, AT&T, WiLAN и др. — есть и российский производитель оборудования для беспроводных сетей компания InfiNet Wireless Ltd. , созданная недавно на базе проекта Revolution компании CompTek.

Работа WiMAX базируется на следующих основных принципах:

• Поддержка стандарта IEEE 802.16
• Предложения и обеспечение шаблонов (профилей) доступа в рамках 802.16
• Сертификация уровней совместимости как на уровне сети, так и на уровне ячейки
• Достижение глобального признания стандарта
• Продвижение повсеместного использования технологии широкополосного беспроводного доступа

Согласно концепции WiMAX, выиграть от нового стандарта должны все участники рынка широкополосного беспроводного доступа: операторы, которые смогут использовать оборудование от различных поставщиков; производители оборудования, которые получат возможность расширения модельного ряда своей продукции; производители компонент, которые смогут выпускать больше партий и, наконец, конечные пользователи, которые получат более широкие возможности для более быстрого и дешевого доступа.

Источник: WiMAX Forum

О своих планах по кардинальному снижению себестоимости и увеличению доступности технологий широкополосного беспроводного доступа, включая технологии беспроводных городских сетей (WMAN) 802.16 сообщал и такой гигант индустрии ИТ как Intel. В корпорации отводят Wi-MAX -сертифицированным системам роль движущей силы для подключения к интернету следующих пяти миллиардов пользователей что, по словам представителей Intel, «положит начало настоящей революции широкополосного беспроводного доступа».

Представленная Intel концепция предусматривает, в частности, создание стандартизированных полупроводниковых компонентов для недорогих и совместимых аппаратных средств для территориальных сетей стандарта 802.16. Полупроводниковые компоненты для оборудования стандарта 802.16, которое будет сертифицировать комитет WiMAX Forum, ответственный за совместимость и возможности взаимодействия технологии 802.16, будут разрабатывать и использовать компании из постоянно растущей экосистемы производителей беспроводного оборудования и провайдеров услуг.

INTEL призывает Россию к ускоренному внедрению беспроводных технологий

22 апреля 2004 года в ходе «Дня беспроводных технологий», проводимосго в рамках глобальной программы Intel в поддержку внедрения новейших телекоммуникационных решений во всем мире, старший вице-президент, главный директор корпорации Intel по технологиям Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger) призвал российские государственные структуры и IT-компании к ускоренному внедрению технологий беспроводного доступа. При этом он заявил о поддержке корпорацией инициативы по продвижению новейшей технологии WiMAX на российском рынке.

Это заявление одного из высших руководителей Intel, а также сам факт проведения в Москве «Дня беспроводных технологий», продемонстрировали заинтересованность Intel в работе в нашей стране и готовность содействовать развитию IT-инфраструктуры в России. И эта проблема не теряет своей актуальности.

Так недавно был опубликован рейтинг-лист 64 государств мира, составленный Economist Intelligent Unit (информационное подразделение издательства, выпускающего ведущий европейский деловой журнал The Economist). В нем Россия занимает 55-е место по степени деловой привлекательности, с точки зрения готовности к использованию передовых методов интернет-экономики. Характерно, что за истекший год позиции нашей страны в этом списке только ухудшились (в 2003 г. страна занимала 48-е место в этом рейтинг-листе). По этому показателю Россия отстает от таких государств, как Португалия, Эстония, Греция, Чехия, Венгрия, Южная Африка, Латвия, Польша, Литва, Словакия, Болгария, Таиланд, Турция, Индия, Перу, Румыния, Египет, Шри Ланка, Украина, не говоря уже о наиболее экономически развитых странах мира.

Новая инициатива Intel направлена на продвижение технологии WiMAX на российском рынке . Она осуществляется в тесном сотрудничестве с одним из ведущих российских общественно-государственных объединений в области инфо-коммуникаций — Ассоциацией документальной электросвязи (АДЭ) через рабочую группу по беспроводным сетям передачи данных. В рамках этой рабочей группы Intel действует совместно с другими российскими и зарубежными IT-компаниями: Alvarion, Comptek и др., — они работают над предложениями к государственным регулирующим структурам по выработке политики в области радиочастотного спектра для более широкого внедрения технологии WiMAX в России. Для того, чтобы российские пользователи могли в полной мере воспользоваться преимуществами этой технологии, необходимо обеспечить возможность взаимодействия WiMAX-сертифицированного оборудования с оборудованием разных производителей, а также соответствие тому радиочастотному спектру, который используются в нашей стране.

Напомним, что год назад Intel провела в Москве аналогичное мероприятие, направленное на развитие российского рынка беспроводных технологий. Тогда в столице России с докладами выступили исполнительный вице-президент корпорации Intel, генеральный менеджер подразделения Intel Communications Group Шон Мэлоуни и вице-президент подразделения Corporate Technology Group, директор программ промышленных технологий Intel Фрэнк Спиндлер. Такого рода мероприятия Intel проводит в течение трех с лишним лет и они ориентированы, в первую очередь, на развивающиеся рынки. Основная цель этих инициатив — проинформировать представителей деловых кругов о перспективных научных разработках корпорации в области беспроводных технологий, кроме того — укрепить сотрудничество с государственными организациями и ведомствами, курирующими сферу ИТ.

Внедрение технологии 802.16 представляют в Intel как трехэтапный процесс. Он начнется с установки неподвижных наружных антенн. Это позволит быстро сделать технологии беспроводных сетей доступными для развивающихся рынков и ускорить развертывание услуг широкополосного доступа без необходимости прокладки кабельных сетей. Затем, как полагают в корпорации, развитие технологии быстро приведет к появлению комнатных антенн, что сделает ее еще более привлекательной для операторов, стремящихся упростить установку оборудования у пользователей. Наконец, на третьем этапе появятся WiMAX-сертифицированные средства связи, встроенные в портативные решения и предназначенные для пользователей, которым необходимо перемещаться внутри одной зоны обслуживания или из одной зоны в другую.

Первые WiMAX-сертифицированные полупроводниковые компоненты Intel будут основаны на стандарте IEEE 802.16d , который предусматривает высокоскоростное беспроводное соединение с использованием неподвижных антенн.

Intel сотрудничает с рядом ведущих компаний телекоммуникационной отрасли, включая Airspan Networks, Alvarion, Aperto Networks и Redline, в сфере разработки и развертывания WiMAX-сертифицированных аппаратных средств стандарта 802.16 на базе полупроводниковых компонентов Intel. Переговоры с Intel о направлениях сотрудничества на рынке технологий WiMAX ведут также компании Siemens Mobile и Proxim. В конце марта было объявлено о том, что Intel и Alcatel заключили соглашение о совместной разработке и продвижении продуктов беспроводной широкополосной связи WiMAX. Плоды этого сотрудничества должны появиться уже во второй половине текущего, 2004 г.

Имеется значительный интерес к новой технологии и со стороны операторов. Ряд крупных телекомов рассматривает возможность испытаний оборудования 802.16 и его внедрения на обслуживаемых ими рынках. Речь идет о BT (Великобритания), Iberbanda (Испания), MVS Net (Мексика), Neotec (Бразилия), PCCW (Гонконг), Reliance Infocomm (Индия), UK Broadband (Великобритания) и других.

Продвигая новый стандарт в России, Intel работает с представителями правительства, Комитета по лицензированию радиочастот, с частными компаниями. «В области внедрения последних решений по широкополосной связи и беспроводному доступу у России есть уникальный шанс не просто учиться у западных партнеров, а, внедряя новейшие технологии, совершить гигантский скачок вперед и обогнать их, став в передних рядах пионеров использования этих инноваций», — считает Джейсон Чжэн (Jason Chen), вице-президент и директор группы маркетинга и продаж (Sales and Marketing Group) Intel.

WiMAX — Пример внедрения

Intel совместно с компаниями Siemens Business Services и Alvarion недавно осуществили в Уорнер-Робинсе (округ Хьюстон, США) пилотный проект по развертыванию технологии широкополосного беспроводного доступа WiMAX. По словам разработчиков, на расстоянии более двадцати километров фиксируется мощный сигнал, а скорость связи составляет более 6 Мбит/с, что эквивалентно четырем-пяти линиям стандарта T1 или 20 линиям стандарта DSL. Прием беспроводного широкополосного сигнала был протестирован в пяти точках округа.

С экономической точки зрения технология WiMAX также выглядит очень привлекательно. По оценкам представителей Siemens Business Services, использованное в пилотной программе оборудование, обеспечившее широкополосный беспроводной доступ на площади более 200 квадратных миль, стоило менее $20 тысяч. Чтобы обеспечить доступ такого же качества с помощью проводных технологий, пришлось бы потратить многие миллионы долларов.

В корпорации Intel надеются, что пилотный проект в округе Хьюстон послужит моделью для других городов и округов, которые захотят использовать беспроводные технологии. Тем временем компания Siemens Business Services проводит исследование рентабельности проекта и создает бизнес-модель для предоставления услуг широкополосного беспроводного доступа в округе Хьюстон. Это поможет местным властям подготовить план привлечения частных организаций, которые будут предлагать подобные услуги.

Напомним, что в конце 1990-х годов несколько крупных коммуникационных компаний вложили огромные средства в развертывание мощных широкополосных беспроводных сетей, но этот проект завершился финансовой катастрофой. Использование нестандартизированного оборудования разных производителей привело к высоким расходам и препятствовало росту сети. Поскольку оборудование WiMAX основано на принятых отраслевых стандартах и к тому же намного дешевле, корпорация Intel надеется добиться успеха в развертывании широкополосных беспроводных сетей, особенно в удаленных районах, где нет кабельных сетей и линий DSL. Корпорация Intel уже объявила о том, что будет производить полупроводниковые устройства WiMAX.

Новые особенности

"Основная цель консорциума WiMAX — cоздание и продвижение стандарта беспроводного транспорта для всех существующих сетевых технологий: ATM, Ethernet, Ethernet, SDH и LocalLoop. При этом тип предоставляемой услуги конечному потребителю определяется только оборудованием абонентского комплекта, — отметил в своем выступлении на семинаре по беспроводному доступу, который проходил в рамках выставки « Связь-Экспокомм 2004 », менеджер отдела продаж компании CompTek Сергей Марченко. — WiMAX обеспечивает совместимость оборудования различных производителей, что в конечном итоге должно привести к снижению стоимости решений, которое, в свою очередь, повлечет за собой массовое внедрение сетей широкополосного беспроводного доступа".

Кроме того, по его мнению, для операторов сетей — это еще и снижение инвестиционного риска — ведь покупая оборудование у определенного вендора пользователь все еще остается в его власти и рискует потерять деньги в том случае, если производитель по какой-либо причине «закрывает» свою линейку. Действительно, согласно этому пессимистичному сценарию потребитель остается и без поддержки поставщика, и без возможности расширения своей сети. В случае же появления единого стандарта 802.16 у оператора, как ожидается, появятся дополнительные степени свободы — в случае прекращения производства оборудования одного вендора он сможет переключиться на продукцию его конкурентов, которая будет совместима с ранее установленным оборудованием.

Комментируя основные особенности стандарта 802.16, Сергей Марченко отметил, что уровень доступа к среде сильно зависит от типа предоставляемых абоненту данных (поток, Ethernet или IP). При этом оборудование стандарта 802.16 (как и оборудование более ранних стандартов серии 802.x) работает на канальном уровне, то есть на втором уровне модели OSI.

Кроме того, стандартом 802.16 подразумевается централизованное управление сетью. Это означает, что для добавления какого-либо абонента в сеть оператора администратору этой сети достаточно занести в базу данных абонентское устройство (его серийный номер и MAC-адрес), назначить ему определенный уровень доступа, определенные полосы частот передачи данных (гарантированные или нет). Установленное на стороне абонента оборудование «зацепляется» за базовую станцию, получает с нее конфигурационный файл и все те настройки, которые занес в базу администратор. При этом интерфейс абонентского комплекта может быть любым — аналоговая линия, цифровой поток, либо IP — все зависит только от типа абонентского блока.

Стандарт 802.16 с расширениями закрывает весь частотный диапазон 2–66 ГГц, но на практике оборудование, которое претендует на сертификацию, по данным Сергея Марченко, будет работать в диапазонах частот 2,4–2,5; 3,5 и 5–6 ГГц — то есть в тех диапазонах, которые в большинстве стран мира, за исключением России, не лицензируются. При этом в спецификациях 802.16а и 802.16е (еще не утвержден) возможна работа на отражениях, то есть не в пределах прямой видимости (Non-Line - of-Site , NLOS). Впрочем, в этом есть некоторая уловка производителей, и некоторые (возможно, более сознательные из них) трактуют аббревиатуру NLOS как « Near-Line - of-Site », что можно перевести как «практически не прямая видимость».

"Понятно, что если на пути распространения радиоволн стоит стена, либо другое препятствие, через которое им невозможно пройти, то установить связь в таких условиях просто невозможно, — говорит Сергей Марченко. — Хотя за счет переотражений, например, от зданий или других конструкций, связь может быть установлена и в непрямой видимости. За счет использования модуляции OFDM с 256-ю поднесущими, «вложенными» в эти 4–28 МГц, — какая-нибудь из этих частот (а, следовательно, и какие-то данные), да и дойдет. По сравнению со стандартом 802.11, который использует всего 52 поднесущие, вероятность успешной связи в данном случае повышается. Однако в любом случае связь в непрямой видимости не гарантируется, и в этом случае лучше проверить возможность ее осуществления на месте".

Кроме того, расширение 802.16е предусматривает мобильность — предполагается, что он будет поддерживать как фиксированные, так и мобильные беспроводные устройства (КПК, ноутбуки, сотовые телефоны и пр.). Помимо ширины канала скорость передачи данных, очевидно, сильно зависит от расстояний. Так, если в канале шириной 28 МГц максимальная скорость 135 Мбит/с достижима на расстояниях 2–5 км, то скорость порядка 60 Мбит/с при изменяемой полосе от 1,5 до 20 МГц обеспечивается на расстояниях 7–10 км. Мобильные сети, построенные в рамках расширения 802.16е позволят работать в 5-ти мегагерцовом канале со скоростью до 15 Мбит/с на расстояниях до 5 км.

Расширения WiMAX

Стандарт	802.16	802.16a	802.16e
Утвержден	Декабрь 2001	Январь 2003	~ середина 2004
Диапазон	10 — 66 ГГ	2 — 11 ГГц	2 — 6 ГГц
Условия работы	Прямая видимость		Возможна работа на отражениях
Скорость	32 — 135 Мбит/с в 28 МГц канале	До 75 Мбит/с в 20 МГц канале	До 15 Мбит/с в 5 МГц канале
Модуляция	QPSK, 16QAM end 64QAM	OFDM 256, QPSK, 16QAM, 64QAM	OFDM 256, QPSK, 16QAM, 64QAM
Мобильность	Фиксированный	Фиксированный, портативный	Мобильный
Ширина канала	20, 25 и 28 МГц	Измеряемая, 1.5 — 20 МГц	Измеряемая, 1.5 — 20 МГц
Типичный радиус покрытия	2–5 км	От 7 до 10 км, макс. радиус — 50 км	2–5 км

В первом поколении радиолиний связи с БПЛА вооруженных сил стран НАТО использовалась существующая инфраструктура коммуникаций (например, JTIDS/Link 16). В частности, такой концепции придерживаются и разработчики автоматизированной системы противодействия террористическим угрозам в гаванях LEXXWAR, демонстрировавшейся на выставке TechDemo"08 . Однако недостаточная пропускная способность Link 16 – до 50 Кбит/с – не позволяет полностью реализовать потенциал БПЛА. Поэтому сегодня ведутся многочисленные разработки радиосредств для связи с БПЛА, причем они характеризуются многообразием подходов. Определенную долю международного рынка занимают системы с традиционными, проверенными на протяжении многих лет методами модуляции сигналов. Характерным примером тому является аналоговый канал передачи видеоданных с борта германского БПЛА "Луна" с полосой пропускания 5 МГц, по которому также транслируются изображения местности, полученные с бортовой РЛС с синтезированной апертурой MiSAR. Другой пример использования устаревших, с точки зрения STANAG 4609, аналоговых методов связи с традиционной частотной модуляцией сигналов GMSK – разработанный компанией Enerdyne (www.enerdyne.com) программируемый модем для тактических систем БПЛА EnerLinksIII (рис.1, 2). В режиме прямой видимости он передает видеоданные NTSC, PAL и RS170 в частотных диапазонах 1700–1850 MГц (L-диапазон), 2200–2500 MГц (S-диапазон), 4400–4950 MГц (нижний C-диапазон) и 5250–5850 MГц (верхний C-диапазон). Каждый из них может использоваться для восходящего и нисходящего каналов. При этом достигается эквивалентная скорость передачи данных 11 Мбит/с на расстоянии 75 морских миль (в дальнейшем планируется поднять скорость передачи до 22 Мбит/с) и 5 Мбит/с – на расстоянии до 100 морских миль. В типовом составе наземного оборудования предусмотрена зеркальная параболическая антенна диаметром 24 дюйма с автоматическим сопровождением БПЛА в пределах зоны прямой видимости. Для работы на незначительной дальности, где угловая скорость БПЛА может превысить возможности карданной подвески наземной антенной системы, используется всенаправленная антенна. Антенны переключаются автоматически. Кроме аналогового режима работы, разработчики рекламируют возможность перепрограммирования EnerLinksIII для цифровых методов модуляции, что свидетельствует о перспективности именно цифровых технологий передачи данных. В частности, именно цифровые версии EnerLinks используются фирмой DRS Technologies при модернизации ее БПЛА Sentry и Neptune. Недавно фирма Insitu объявила о планах применения EnerLinks в ее БПЛА Integrator и Scan Eagle .
Ширина полосы пропускания радиоканала системы EnerLinksIII связана со скоростью передачи данных и, к примеру, для 10 Мбит/с составляет менее 12 МГц по уровню  -20 дБс (т.е. относительно максимальной амплитуды сигнала на центральной частоте полосы), а по уровню -50 дБс – около 24 МГц. При компрессии изображения согласно стандарту H.264 обеспечивается передача данных двух каналов в режиме NTSC с максимальным разрешением видео 560×480 пикселов или 550×576 – в режиме PAL. При этом максимальная скорость передачи от одного такого источника видеосигналов составляет 3,5 Мбит/с.
Новая система передачи данных Starlink израильской компании Elisra предназначена для обеспечения связи с БПЛА на расстоянии до 100 км в С-диапазоне частот. Система использует временное дуплексирование (TDD), ширина каждого частотного канала – 4 МГц. Радиолиния может функционировать в одночастотном режиме или в режиме скачкообразного изменения частоты. Другая разработка этой же фирмы – система ADLS-2, предназначенная для работы одновременно с пятью малоразмерными БПЛА. Она способна обслуживать 24 IP-источника видео- и аудиоданных, в том числе аналоговых, бортовые РЛС с синтезированной апертурой, GPS-датчики и т.п.

Рис.1. Бортовой модем EnerLinksIII

Указанные в предыдущей публикации требования к пропускной способности вынуждают разработчиков радиолиний с БПЛА искать новые подходы к повышению скорости передачи данных от мультисенсорных бортовых платформ. Один из наиболее эффективных подходов – применение модуляции OFDM и C-OFDM. Среди первых проектов, в которых исследовалась возможность применения OFDM-модуляции на линии связи с БПЛА, – проект MinuteMan, который финансировался отделом перспективных исследований ВМФ США (Office of Naval Research – ONR). Он реализовывался в 2000–2005 годы в лабораториях отделов электротехники и компьютерных наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) . Целью проекта была разработка системы радиосвязи и обмена данными сил флота с беспилотными воздушными, надводными и наземными аппаратами (рис.3). Среди основных направлений проекта выделим разработку фундаментальных основ организации подвижной беспроводной интеллектуальной сети связи – "интернет в небе"; предоставление динамических услуг для сетевых вычислений; организацию отказоустойчивой связи и самореконфигурацию для распределения информации в реальном масштабе времени, управление задачами, ситуативное поведение; передачу голоса, видео, изображений, данных в реальном масштабе времени с адаптивным обеспечением качества услуг (QoS – Quality of Service) и управлением ресурсами.
Применение OFDM-сигналов в радиолиниях "БПЛА – наземные абоненты" предполагается в проекте Института электроники и связи Украинской академии наук по созданию системы передачи данных на базе высотного БПЛА (СПД „Фаэтон") . При передаче данных в восходящих каналах (с борта на землю) в этом проекте предлагается использовать стандарт DVB-S с модуляцией OFDM-256, а в нисходящих – методы множественного доступа с частотным и временным разделением. Диапазон частот OFDM-сигналов стандарта DVB-S составляет 11,7–12,5 ГГц, полоса одного радиоканала по уровню -30 дБс достигает 40 МГц. Предельный радиус зоны обслуживания одной центральной станции в условиях прямой видимости при мощности передатчика БПЛА 50 мВт и интенсивности осадков до 40 мм/ч заявлен в пределах 50–60 км. За счет увеличения мощности бортового передатчика радиус зоны покрытия может быть увеличен до 250 км.

Рис.2. Наземный модем EnerLinksIII

Использовать OFDM-модуляцию в сочетании с размещением плоских цифровых антенных решеток (ЦАР) на борту БПЛА предусмотрено в проекте Корейского космического университета по разработке системы передачи видеоданных с беспилотных платформ на основе технологии WiBro (Wireless Broadband, IEEE 802.16) . Адаптивное цифровое формирование луча с компенсацией пространственных эволюций планера БПЛА в случае прямой видимости позволяет ориентировать максимум диаграммы направленности бортовой ЦАР на наземный приемный пункт и тем самым повысить энергетику канала связи на 15 дБ и более. Это позволят увеличить высоту полета БПЛА при передаче данных без внесения изменений в наземную инфраструктуру.
Постоянно расширяется и военное направление применения OFDM-модуляции. В сухопутных войсках НАТО появились системы связи, использующие военную версию стандарта IEEE 802.11g, их производство освоила нидерландская фирма MobiComm. Компания Nova Engineering уже несколько лет предлагает серийные комплекты связи для ВМС США (HDR LOS Radio Modem), которые реализуют принцип OFDM.
Широкому распространению OFDM способствовал выбор данной технологии модуляции сигналов в качестве физической основы создания тактических широкополосных сетей (Wideband Networking Waveform, WNW) в рамках программы Joint Tactical Radio System (JTRS). Как отмечено в Перспективном плане развития беспилотных авиационных систем США , WNW планируется использовать в качестве радиолиний связи с БПЛА, например, в частотном диапазоне 225–400 МГц. При этом ожидается достижение скорости передачи данных 10 Мбит/с. При миграции на другие частоты в зависимости от полосы пропускания канала связи скорость передачи может быть увеличена. Например, WNW-модем SDR-4000 компании L-3 Communications Nova Engineering при ширине полосы 10 МГц обеспечивает скорость передачи до 23 Мбит/с. В перспективных планах повышения скорости передачи в транспортной среде WNW указывают 274 Мбит/с .
Для одновременной связи с несколькими БПЛА в простейшем случае используются кодированные OFDM-сигналы. Например, фирма Cobham Surveillance (GMS Products, www.gmsinc.com) продвигает систему связи на основе сигналов DVB-T с модуляцией C-OFDM и шестигранной антенной решетки . Система функционирует в диапазоне 1,7–1,85 и 1,99–2,5 ГГц. Ее приемник позволяет обеспечить связь с мобильными источниками сигналов. Так, при 2048 номинальных поднесущих и модуляции поднесущих методом 16-QAM допустим доплеровский сдвиг частот до 570 Гц, что соответствует максимальной скорости взаимного движения передатчика и приемника сигналов 280 км/ч при центральной несущей 2,2 ГГц. Каждая из шести панелей антенны (рис.4) работает с сигналами вертикальной поляризации, коэффициент усиления – 12 дБ, диаграмма направленности – 53° по азимуту и 20° по углу места (на уровне -3 дБ).

Рис.3. Сущность проекта MinuteMan

Американская компания Aeronix предлагает готовые модемные решения для двусторонней связи с БПЛА в стандарте IEEE 802.16-2004 (режим WirelessMAN_OFDM). При этом на расстоянии до 75 морских миль обеспечивается скорость передачи данных от 12 до 65 Mбит/с. Объем модема 802.16 EDL Digital Data Link – 24 куб. дюйма, масса – около 360 г. Выпускается и мини-версия модема (802.16 EDL Mini Digital Data Link) для снаряжения малых БПЛА. Ее объем 10 куб. дюймов, масса – около 150 г. Модемы работают в диапазонах 5,725–5,825 и 4,5–4,8 ГГц, в них выбирается один из четырех или девяти (в диапазоне 4,5–4,8 ГГц) каналов шириной 17 МГц с шагом 20 МГц. При обработке сигналов применяются две промежуточных частоты – 20 и 570 MГц. В зависимости от дальности связи, скорости движения БПЛА и помеховой обстановки могут применяться разные уровни амплитудно-фазовой модуляции поднесущих, с соответственным изменением скорости: 6 Mбит/с (BPSK); 15 Mбит/с (QPSK); 22,5 Mбит/с (8-PSK1); 30 Mбит/с (16‑QAM или 16-PSK1); 65,5 Mбит/с (64-QAM). Существенно, что надежная связь обеспечивается при максимальном доплеровском сдвиге частоты, соответствующем взаимной скорости пунктов приема и передачи данных 2500 миль/ч.

Рис.4. Антенная система фирмы Global Micriwave System (а), сечения ее диаграмм направленности в вертикальной (б) и горизонтальной (в) плоскостях при угле места 10°

При многолучевом распространении радиоволн на пересеченной местности и множественных переотражениях сигналов актуальна технология многоантенных систем MIMO, базирующихся на применении цифровых антенных решеток (ЦАР). Один из первых примеров использования технологии MIMO для связи с летательными аппаратами – двухантенная передача телеметрических данных с борта летательного аппарата на наземную станцию телеметрии . В работе была продемонстрирована эффективность применения простейшей схемы пространственно-временного кодирования по алгоритму Аламоути для варианта "2 бортовых антенны – один наземный приемник" (схема MISO, много входов – один выход) (рис.5). Наличие двух антенн на корпусе БПЛА позволило решить проблему поддержки надежной связи при разных ориентациях корпуса БПЛА относительно направления на наземную станцию. В последующем была экспериментально доказана стационарность коэффициентов передачи MISO-канала на протяжении нескольких секунд в отсутствие маневра летательного аппарата . Это создало предпосылки для разработки более продвинутых MIMO-решений, использующих многоэлементные антенные решетки.
Принцип MІMO используется, например, для приема данных от бортовых сенсоров вертолетного мини-БПЛА, разработанного Фраунгоферским институтом химических технологий (Германия). Соответствующая 4-элементная антенная система приемно-передающей станции связи с БПЛА в диапазоне частот 2,4 ГГц (рис. 6) была представлена на выставке TechDemo’08 .

Рис.5. Типовая система MIMO по схеме "2×1" при решении задач бортовой телеметрии

Основное условие успешного применения MIMO-систем – стационарность коэффициентов передачи радиоканала с момента их оценивания до завершения трансляции массива данных. Понятно, что для низкоскоростных БПЛА эти условия соблюсти намного проще, чем для высокоскоростных. Однако при приеме сигналов вне прямой видимости коэффициенты передачи канала можно считать псевдостационарными и для БПЛА, двигающихся с большой скоростью. Действительно, углы падения электромагнитных волн на поверхность рассеивания в районе наземной приемной станции мало изменяются при большом удалении источника сигналов. Например, угол прихода волны изменится на 1° при смещении БПЛА на 17,6 м на удалении 1 км или на 1746 м при удалении в 100 км.
Таким образом, при формировании требований к перспективным радиолиниям связи с БПЛА необходимо ориентироваться на предпочтительное применение сигналов с модуляцией C-OFDM в сочетании с технологиями цифрового диаграммообразования, MIMO и мультиMIMO (MultiUser MIMO). При OFDM-модуляции важен метод упреждающей компенсации эффекта Доплера по полученным с помощью пилот-сигналов оценкам доплеровских смещений частоты. Все это позволяет обеспечить максимальную спектральную эффективность каналов связи и их устойчивость к влиянию помех.

Литература
1. Слюсар В. Передача данных с борта БПЛА:
стандарты НАТО. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2010, № 3, с. 80–86.
2. Слюсар В. Электроника в борьбе с терроризмом: защита гаваней. Часть 1. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2009, № 5, с. 68–73.
3. Steven J. Zaloga, David Rockwell, Philip Finnegan.World Unmanned AerialVehicle Systems. Market Profile and Forecast, 2008 Edition. – www.dror-aero.com/link/UAV/WORLD_UNMANNED_AERIAL_VEHICLE_SYSTEMS_-_MARKET_PROFILE_AND_FORECAST_2008.pdf .
4. Enerdyne Introduces Programmable EnerLinksIII Advanced Data Link for Tactical UAV Systems. – www.enerdyne.com .
5. Elisra presents New UAV Data Link Technology Developments. – www.asd-network.com/press_detail/22216/Elisra_presents_New_UAV_Data_Link_Technology_Developments.htm .
6. Overview of UCLA MinuteMan-Project. – www.icsl.ucla.edu .
7. Илюшко В.М., Нарытник Т.М. Система передачи данных на базе высотного беспилотного летательного аппарата (СПД "Фаэтон"). – Зв’язок, 2004, № 7, с. 38–39.
8. Pyung-Joo Park et al. Performance of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Communication System Adapting WiBro with Array Antenna. – Proceedings of the 11th international conference on Advanced Communication Technology, Volume 2, Feb. 15–18 2009, p. 1233–1237.
9. Unmanned Aircraft Systems (UAS) Roadmap 2005–2030. – www.globalsecurity.org/intell/library/reports/2005/roadmap-final2.pdf .
10. Wideband Networking Waveform OFDM PHY. Physical Layer Implementation of WNW on the SDR-4000 Platform. – www.spectrumsignal.com/products/pdf/WNW_OFDM_web.pdf .
11. Messenger Antenna Array (MAA) 12 dB, 1.7–2.5 GHz, Six-Panel Array. – www.southwestantennas.com/images/maa-ds0212x1.pdf .
12. Aeronix 802.16 UAV EDL Digital Data Link. – www.aeronix.com/products/uav_sensor_data_link/ .
13. Tom Nelson. Space-Time Coding with Offset Modulations. A dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. – Department of Electrical and Computer Engineering, Brigham Young University, December, 2007. – contentdm.lib.byu.edu/ETD/image/etd2155.pdf.
14. R.C.Crummett, M.A.Jensen, and M.D.Rice. Transmit diversity scheme for dual-antenna aeronautical telemetry systems. – Proceedings of the 38th International Telemetering Conference, San Diego, CA, October 21–24, 2002, p. 113–121.
15. M. Jensen, M. Rice, T. Nelson, A. Anderson. Orthogonal dual-antenna transmit diversity for SOQPSK in aeronautical telemetry channels. – Proceedings of the International Telemetering Conference, San Diego, CA, October 2004, p. 337–344.
16. M. Jensen, M. Rice, A. Anderson. Comparison of Alamouti and differential space-time codes for aeronautical telemetry dual-antenna transmit diversity. – Proceedings of the International Telemetering Conference, San Diego, CA, October 2004, p. 345–354.
17. Tom Nelson, Michael Rice, Michael Jensen. Experimental Results for Space-Time Coding Using ARTM Tier-1 Modulation. – Proceedings of the International Telemetering Conference, Las Vegas, NV, October 2005, p. 90–100.

Разработанный Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) стандарт 802.16 представляет собой рассчитанную на внедрение в городских беспроводных сетях технологию, задачей которого является обеспечения сетевого уровня между локальными сетями (IEEE 802.11) и региональными сетями (WAN), где планируется применение разрабатываемого стандарта IEEE802.20. Эти стандарты совместно со стандартом IEEE 802.15 (PAN - Personal Area Network - Bluetooth) и 802.17 (мосты уровня МАС) образуют взаимосогласованную иерархию протоколов беспроводной связи.

Краткие характеристики стандарта 802.16.

Пропускная способность до 135 Мбит/с при полосе несущей 28 МГц. Модуляция OFDM - 64-QAM.

Доступ к среде адаптивный, динамический.

Управление сетью централизованное.

Стандарт 802.16е предназначен для мобильных систем. Безопасность в сети обеспечивается на уровне протокола 3-DES.

Название стандарта	802.16	802.16a	802.16e
Дата принятия	декабрь 2001	январь 2003	январь 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

Технические характеристики стандарта 802.16a, предусматривающие работу оборудования в диапазоне от 2 до 11 ГГц, являются расширенным вариантом технических характеристик стандарта IEEE 802.16, утвержденных в декабре 2001 г. Широкий диапазон частот, предусматриваемый стандартом 802.16, позволяет развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться только в зоне прямой видимости.

Характеристики стандарта 802.16a.

Дальность действия: до 50 километров.

Покрытие: расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны.

Частота: от 2 ГГц до 11 ГГц.

Спектральная эффективность: до 5 бит/сек/Гц.

Максимальная скорость передачи данных на сектор: до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции.

Типовая базовая станция имеет до 6 секторов.

Качество обслуживания: качество обслуживания контролируется на уровне управления доступом к среде, что позволяет использовать дифференцированные уровни обслуживания. Это дает возможность предоставлять коммерческим предприятиям обслуживание типа T1, а домашним пользователям - типа DSL, а также осуществлять передачу голоса и видео.

Преимущества для поставщиков услуг:

Решение операторского класса: данный стандарт предоставляет широкие возможности для масштабирования, необходимого для обеспечения поддержки сотен тысяч пользователей силами одной базовой станции, и позволяет дифференцировать уровни предоставляемых услуг. Один сектор одной базовой станции способен обеспечить скорость передачи данных, достаточную для одновременного обслуживания более 60 предприятий, подключенных по каналам типа T1, и сотни жилых домов, подключенных по каналам типа DSL. Типовая базовая станция имеет до 6 секторов.

Малый инвестиционный риск: этот стандарт несет в себе для поставщиков услуг меньший риск неокупаемости инвестиций по сравнению с уникальными решениями по организации широкополосного доступа, проектируемыми на заказ. Совместимость оборудования, способного работать в этом стандарте, позволяет оператору сократить затраты на конечное клиентское оборудование и одновременно использовать оборудование разных производителей. Обслуживание клиентов и управление этим обслуживанием можно осуществлять удаленно, что позволяет сократить текущие расходы.

Качество обслуживания: управление доступом к среде стандарта 802.16 рассчитано на поддержку передачи голоса и видео.

Преимущества для конечных пользователей.

Широкая зона покрытия: расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны, а это значит, что большее количество конечных пользователей сможет получать высокоскоростной беспроводной доступ в Интернет.

Высокая скорость передачи данных: корпоративные пользователи могут получить сервис типа T1 по конкурентоспособным тарифам с ежемесячной оплатой без необходимости ожидания в течение нескольких месяцев, необходимых для организации канала.

Домашние пользователи, не имеющие возможности подключиться к широкополосным кабельным линиям или линиям DSL, могут воспользоваться эквивалентными беспроводными услугами по конкурентоспособным тарифам.

Менее дорогой широкополосный доступ в Интернет за счет использования альтернативного решения на этапе "последней мили" на рынке широкополосного беспроводного доступа, на котором в настоящее время доминирующее положение занимает доступ по проводным, кабельным линиям и линиям DSL.

Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer - CS).

Подуровень расположен над МАС уровнем и предназначен для организации взаимодействия между более высокими уровнями сети и МАС уровнем. В стандарте определены два типа уровня конвергенции: АТМ и пакетный. Первый обеспечивает взаимодействие МАС уровня 802.16 и АТМ протокола, второй - взаимодействие с пакетными протоколами.

Протокол MАС уровня Протокол описывает порядок взаимодействия между МАС уровнем и подуровнем CS, формат фрейма MAC (MAC Protocol Data Units - PDU), сервисы и механизмы опроса (поллинга), обеспечивающие поддержку качества обслуживания - QoS:

Unsolicited Grant Service (UGS) предназначен для поддержки потоков реального времени, генерирующих пакеты данных фиксированного размера, таких, как передача потоков Е1 и голоса поверх IP без подавления пауз.

Real-Time Polling Service (rtPS) предназначен для поддержки потоков реального времени, формирующих пакеты данных переменной длины, таких, как MPEG видео.

Non-Real-Time Polling Service (nrtPS) предназначен для поддержки потоков, требующих пакетов переменной длины, таких, как широкополосная FTP.

Best Effort (BE) service предназначен для эффективного обслуживания трафика best effort.

В протоколе МАС уровня предусмотрена поддержка дуплекса (частотного или временного), синхронизации, разрешение коллизий, возможных на этапе установления системы или на интервалах запроса на передачу. На этом уровне также обеспечивается измерение дальности до абонентских станций (АС), необходимое для корректной работы протокола, обновление описания канала и разделение абонентского оборудования на абонентские группы.

Уровень безопасности описывает алгоритмы шифрования на участке между базовой станцией (БС) и АС. Уровень безопасности включает два протокола:

Протокол инкапсуляции для шифрования пакетов, включающий несколько вариантов пар шифрование-аутентификация и правила их применения к пакетам МАС уровня;

Протокол управления ключами шифрования PKM (Privacy Key Management), обеспечивающий распределение ключей от БС для АС.

Физический уровень. Протоколы физического уровня описывают методы организации дуплекса, способы адаптации, методы множественного доступа и модуляции.

Предусмотрены режимы временного и частотного дуплекса. Вид модуляции и кодирования могут изменяться адаптивно от пакета к пакету индивидуально для каждого абонента, что позволяет увеличить реальную пропускную способность примерно вдвое по сравнению с неадаптивными системами. Передача от АС к БС строится на комбинации двух методов многостанционного доступа: DAMA - доступ по запросу и TDMA - доступ с временным разделением. Структура пакетов физического уровня поддерживает переменную длину пакета МАС уровня. Предусмотрена рандомизация, помехоустойчивое кодирование и три метода модуляции: QPSK, 16QAM и 64QAM. Два последних метода предусмотрены для АС как опциональные.

Передача от БС к АС ведется в режиме временного дуплекса в едином потоке для всех АС одного сектора. Передатчик осуществляет рандомизацию, помехоустойчивое кодирование и модуляцию QPSK, 16QAM и 64QAM. Последний метод модуляции предусмотрен для БС как опциональный. Информация в системе передается фреймами, которые делятся на два субфрейма. Первый используется для передачи БС, второй - АС.

Стандартом также рекомендуются полосы частот и соответствующие скорости передачи при различных видах модуляции. Максимальная скорость передачи, предусмотренная в стандарте - 134,4 Мбит/с при полосе 28 МГц и модуляции 64QAM. В первой версии стандарта предусматривалось использование диапазона частот 10-66 ГГц для которого рекомендовался режим передачи на одной несущей - single-carrier (SC). Особенности распространения радиоволн этого диапазона ограничивают возможности работы условиями прямой видимости. В типичных городских условиях это позволяет подключить около 50% абонентов, находящихся в пределах рабочей дальности от базовой станции. До остальных 50% прямой видимости, как правило, нет. Поэтому в процессе работы над стандартом диапазон частот был расширен включением полосы 2-11 ГГц, в которой, помимо SC, предусмотрены еще и режимы ортогонального частотного мультиплексирования (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM) и множественного доступа на основе ортогонального частотного мультиплексирования (Orthogonal Frequency Division Multiply Access - OFDMA).

В режиме OFDM предусмотрена одновременная передача на 256 поднесущих, что позволяет, за счет увеличения примерно в такое же число раз длительности элементарного символа, одновременно принимать прямой и отраженные от препятствий сигналы или вообще работать только по отраженным сигналам вне пределов прямой видимости. Режим OFDMA предусматривает работу на 2048 поднесущих сразу с несколькими абонентами в режиме OFDM. При стандартном количестве поднесущих - 256, обеспечивается одновременная работа с 8 абонентами.

В стандарте также описаны модели сред распространения радиоволн и на этой основе сформулированы требования к параметрам радиооборудования. Предусмотрены возможности автоматической регулировки усиления, динамического выбора частоты в нелицензируемых диапазонах. Помимо топологии точка-многоточка стандартом опционально предусмотрена полносвязная топология - Mesh Mode, позволяющая обеспечить прямую связь между АС, преодолеть помехи, характерные для безлицензионных диапазонов, за счет выбора направления приема, свободного от них, создавать хорошо масштабируемые сети и работать вне прямой видимости даже в одночастотном режиме SC, за счет ретрансляции сигналов АС.

Современное состояние и перспективы.

Участие в WiMAX форуме практически всех производителей систем фиксированного беспроводного доступа, в том числе и компании InfiNet Wireless, начавшийся выпуск pre-WiMAX систем, разработка компаниями Intel и Fujitsu чипсета для массового производства WiMAX оборудования не оставляет сомнений в том, что результат будет достигнут.

WiMAX IEEE 802.16

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов) и их логического объединения – локальную сеть.

Преимущества.

Преимущества технологии(кратко) :

Экономическая эффективность

Универсальность и надежность

Гибкость и простота в развертывании и масштабируемость

Создание зоны пкрытия в усовиях отсутствия прямой видимости

Изначально содержит протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать ее в глобальные сети

По сравнению с проводными (xDSL, T1), беспроводными или спутниковыми системами сети IEEE 802.16 должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить 28 не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.

Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей и предоставления им доступа к Интернет), а также технологии "последней мили" (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютера пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надёжность системы.

Беспроводные технологии более гибки и, как следствие, более просты в развёртывании, так как по мере необходимости могут масштабироваться.

Дальность охвата является существенным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинство беспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямой видимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.

Технология WiMAX изначально содержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её в локальные сети.

Принцип работы.

Соединения с базовой станцией и клиентским приемник происходит в свч диапазоне от 2 до 11 ггц. Данное соединение при идеальных условиях позволяет передавать данные со скорость до 20 мбит в секунду и не требует, чтобы базовая станция и клиентский приемник находились на расстоянии прямой видимости. Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использование частоты от 6 до 66 ггц на расстояние прямой видимости. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные до 120 мбит/с. Ограничение прямой видимости является недостатком. Но оно накладывается только на базовые станции. Хотя бы одна базовая станция должна быть постоянно связана с сетью провайдера через проводное широкополосное скоростное соединение. Чем больше станций имеет доступ к сети провайдера через проводное соединение, тем выше скорость и надежность передачи. Сеть стандарта IEEE 802.16 очень похожа на традиционные сети мобильной связи.

Режимы работы .

Режимы работы(кратко)_:

Fixed WIMAX работает в реежиме от 6 до 66 ггц.Недостатки: требует прямой видимости базовой станции(для стационарных)

NomadicWiMax(для портативных, ноутбуков) сеансовый доступ позволяет свободно перемещать клиентское оборудование между сеансами и восстанавливает соединение с сетью провайдера и с локальной сетью с помощью других вышек WImax.

PortableWiMaxдобавлена возможность клиентского приемника автоматического переключения с одной базовой станции на другую без потри соединения. Ограничения на скорость передвижения приемника до 40 км/ч

MobileWiMaxСкорость перемещения клиентского приемника до 120 км/ч

1)Использование сверхвысокий частот вредных для человека.

2)В малонаселенных районах отсутсия потенциального числа пользователей.

3)Слишком быстрое развитие стандарта

4) Наличие конкурентных технологий

Fixed WiMAX - фиксированный доступ. Стандарт использует диапазон частот 10-66 ГГц. Этот частотный диапазон из-за сильного затухания коротких волн требует прямой видимости между передатчиком и приёмником сигнала. С другой стороны, данный частотный диапазон позволяет избежать одной из главных проблем радиосвязи - многолучевого распространения сигнала. При этом ширина каналов связи в этом частотном диапазоне довольно велика (типичное значение - 25 или 28 МГц), что позволяет достигать скоростей передачи до 120 Мбит/с.

Nomadic WiMAX . Сеансовый (кочующий) доступ добавил понятие сессий к уже существующему Fixed WiMAX. Наличие сессий позволяет свободно перемещать клиентское оборудование между сессиями и

восстанавливать соединение уже с помощью других вышек WiMAX, нежели тех, что были использованы во время предыдущей сессии. Такой режим разработан в основном для портативных устройств, таких, как ноутбуки, КПК. Введение сессий позволяет также уменьшить расход энергии клиентского устройства, что тоже немаловажно для портативных устройств.

Portable WiMAX . Для режима Portable WiMAX добавлена возможность автоматического переключения клиента от одной базовой станции WiMAX к другой без потери соединения. Однако для данного режима всё ещё ограничена скорость передвижения клиентского оборудования - 40 км/ч. Впрочем, уже в таком виде можно использовать клиентские устройства в дороге (в автомобиле при движении по жилым районам города, где скорость ограничена, на велосипеде, двигаясь пешком, т.д.). Введение данного режима

сделало целесообразным использование технологии WiMAX для смартфонов и карманных персональных компьютеров.

Mobile WiMAX позволил увеличить скорость перемещения клиентского оборудования до

более 120 км/ч. Основными достижениями мобильного режима можно считать нижеприведённые факторы:

Устойчивость к многолучевому распространению сигнала и собственным помехам

Технология Time Division Duplex (TDD), которая позволяет эффективно обрабатывать ассиметричный трафик и упрощает управление сложными системами антенн за счёт эстафетной передачи сессии между каналами.

Минусами данной технологии считаются:

Использование сверхвысоких частот, вредных для человека

Отсутствие потенциальных пользователей в малонаселенных районах

Слишком быстрое развитие стандарта

Наличие конкурентных технологий

Стандарт описывает принципы построения сетей регионального масштаба в диапазонах до 66 ГГц – точнее, их физический и МАС-уровни. Для этого предусмотрено пять режимов (см. Таблица 1 Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004). Из них только WirelessMAN-SC предназначен для работы в диапазоне 10-66 ГГц. Он ориентирован на магистральные сети (“точка-точка”, “точка-многоточка”), работающие в режиме прямой видимости (ибо затухание столь высокочастотных сигналов при отражении очень велико) с типичными скоростями потока данных (bit stream) 120 Мбит/с и шириной канала порядка 25 МГц. Это фактически описанный в документе IEEE 802.16-2001 радиоинтерфейс широкополосного доступа с модуляцией одной несущей на канал (SC – single carrier).

Остальные режимы разработаны для диапазонов менее 11 ГГц. Один из них – WirelessMAN-SCa – это “низкочастотная” вариация WirelessMAN-SC (с рядом дополнительных механизмов, в частности допускается 256-позиционная квадратурная модуляция 256-QAM). Другой, WirelessHUMAN, предназначен для работы в безлицензионных диапазонах (главным образом в США). Зато два оставшихся режима – WirelessMAN-OFDM и WirelessMAN-OFDMA – это принципиально новые по отношению к IEEE 802.16-2001 методы.

Все режимы диапазона ниже 11 ГГц отличают три характерных детали – это механизмы автоматического запроса повторной передачи (ARQ – automatic repeat request), поддержка ра6оты с адаптивными антенными системами (AAS – adaptive antenna system) и пространственно-временное кодирование (STC – space time coding) при работе с AAS. Кроме того, помимо централизованной архитектуры “точка-многоточка”, в диапазоне ниже 11 ГГц предусмотрена поддержка архитектуры Mesh-сети (“сетки” – децентрализованной сети взаимодействующих друг с другом систем). Фактически Mesh-сеть является аналогом локальных ad-hoc-сетей стандарта IEEE 802.11.

Таблица 1 Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004

Режим	Частотный диапазон, ГГц	Опции	Метод дуплексирования
WirelessMAN-SC	10-66		TDD / FDD
WirelessMAN-SCa	< 11	AAS / ARQ / STC /	TDD / FDD
WirelessMAN-OFDM	< 11	AAS / ARQ / STC / Mesh	TDD / FDD
WirelessMAN-OFDMA	< 11	AAS / ARQ / STC /	TDD / FDD
WirelessHUMAN	< 11, безлицен зионный диапазон*	DFS / AAS /ARQ / Mesh /STC	TDD

*В США и Европе.

Особенность стандарта IEEE 802.16-2004 – режим WirelessHUMAN (High-speed Unlicensed Metropolitan Area Network). Фактически этот режим представляет собой адаптацию описанных в стандарте IEEE 802.16-2004 режимов для работы в безлицензионных диапазонах частот (в зоне 5-6 ГГц(в России этот диапазон лицензируется)). Основные отличия WirelessHUMAN – это использование только временного дуплексирования, режим динамического распределения частот (DFS – dynamic frequency selection) и механизм сквозной нумерации частотных каналов.

Существенное внимание в стандарте IEEE 802.16-2004 уделено качеству обслуживания (QoS), а также механизмам защиты данных и соединений. Учитывая, что IEEE 802.16 принципиально ориентирован на работу в лицензируемых диапазонах, а также его фактически общемировое признание (в Европе он принят ETSI под именем HiperMAN) и поддержку ведущих производителей СБИС и телекоммуникационного оборудования (объединившихся в WiMAX Forum), можно с большой степенью уверенности предположить, что в ближайшие годы нас ожидает новая волна “беспроводной революции”. И по своему размаху она может превзойти волны, порожденные появлением персональных компьютеров и сотовых телефонов. Здесь важно отметить, что европейский стандарт HiperMAN, равно как и WiMAX Forum, рассматривает лишь один из режимов стандарта IEEE 802.16-2004, а именно режим OFDM в диапазоне менее 11 ГГц.

МАС-уровень

Стандарт IEEE 802.16 регламентирует работу на физическом и канальном уровнях. Для поддержки протоколов верхнего уровня (АТМ, IP и др.) предусмотрен подуровень “преобразования сервиса”, основная задача процедур которого – распознать и классифицировать тип данных для эффективной их передачи через сети IEEE 802.16. Для оптимизации транслируемых потоков предусмотрен специальный механизм удаления повторяющихся фрагментов заголовков PHS (Payload Header Suppression) пакетов или АТМ-ячеек верхних уровней.

Механизм PHS позволяет избавиться от передачи избыточной информации: на передающем конце пакеты приложений в соответствии с определенными правилами преобразуются в структуры данных МАС-уровня IEEE 802.16, на приемном – восстанавливаются.

Весь поток данных в сетях IEEE 802.16 – это поток пакетов. На основном подуровне MAC формируются пакеты данных (MAС PDU -MAC Protocol Data Unit, блоки данных МАС-уровня), которые затем передаются на физический уровень, инкапсулируются в физические пакеты и транслируются через канал связи. Пакет MAC PDU (далее – PDU) включает заголовок и поле данных (его может и не быть), за которым может следовать контрольная сумма CRC. Заголовок PDU занимает 6 байт и может быть двух типов – общий и заголовок запроса полосы пропускания. Общий заголовок используется в пакетах, у которых присутствует поле данных. В этом заголовке указывается идентификатор соединения (CID), тип и контрольная сумма заголовка, а также приводится информация о наличии в поле данных подзаголовков и сообщений ARQ.

Заголовок запроса полосы (также 6 байт) применяется, когда АС просит у БС выделить или увеличить ей полосу пропускания в нисходящем канале. При этом в заголовке указывается CID и размер требуемой полосы (в байтах, без учета заголовков физических пакетов). Поля данных после заголовков запроса полосы нет.

Поле данных может содержать: подзаголовки МАС, управляющие сообщения и собственно данные приложений верхних уровней, преобразованные на CS-подуровне. МАС-подзаголовки могут быть пяти типов – упаковки, фрагментации, управления предоставлением канала, а также подзаголовки Mesh-сети и подзаголовок канала быстрой обратной связи (Fast Feedback).

Управляющие сообщения – это основной механизм управления системой IEEE 802.16. Всего зарезервировано 256 типов управляющих сообщений, из них используются 48. Формат управляющих сообщений прост – поле типа сообщения (1 байт) и поле данных (параметров) произвольной длины.

Описание профилей пакетов, управление доступом, механизмы криптозащиты, динамическое изменение работы системы и т.д. (т.е. все функции управления, предоставления доступа, запроса и подтверждения) реализуются через управляющие сообщения. Рассмотренные ниже карты входящего/нисходящего каналов (UL-/DL-MAP) также являются управляющими сообщениями.

Доступ к каналу предоставляется исключительно базовой станцией по предварительному запросу. Начальная инициализация АС и запрос канала происходят на основе механизма конкурентного доступа в специально отведенных для этого временных интервалах. БС назначает АС время и длительность доступа к каналам в зависимости от типов данных и приоритетов. Канальный ресурс конкретной АС может изменяться посредством опроса (поллинга) со стороны БС (т.е. БС предоставляет АС окно для запроса ресурсов) или специальных управляющих сообщений со стороны АС при очередной передаче данных.

Режим WirelessMAN-OFDM

На физическом уровне стандарт IEEE 802.16 предусматривает три принципиально различных метода передачи данных: метод модуляции одной несущей (SC, в диапазоне ниже 11 ГГц – SCa), метод модуляции посредством ортогональных несущих OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) и метод мультиплексирования (множественного доступа) посредством ортогональных несущих OFDMA (orthogonal frequency division multiple access).

Режим OFDM – это метод модуляции потока данных в одном частотном канале (шириной 1-2 МГц и более) с центральной частотой fc. Деление же на каналы, как и в случае SC – частотное.

Рисунок 2 OFDM-символ

Каждая поднесущая модулируется независимо посредством квадратурной амплитудной модуляции. Общий сигнал вычисляется методом обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ).

Начиная со второго пакета кадра генератор ПСП инициализируется на основе идентификационного номера базовой станции BSID, идентификатора профиля пакета DIUC (downlink interval usage code) и номера кадра (Рисунок 3 Формирование вектора инициализации генератора ПСП для рандомизации нисходящего потока OFDM). В восходящем потоке все происходит аналогично, с той лишь разницей, что инициализация генератора ПСП по схеме, приведенной на Рисунок 3 Формирование вектора инициализации генератора ПСП для рандомизации нисходящего потока OFDM, происходит с первого пакета (вместо DIUC используется UIUC – uplink interval usage code).

Рисунок 3 Формирование вектора инициализации генератора ПСП для рандомизации нисходящего потока OFDM

Кодирование данных предполагает каскадный код с двумя стадиями – кодер Рида-Соломона из поля Галуа GF (256) и сверточный кодер. В базовом виде код Рида-Соломона оперирует блоками исходных данных по 239 байт, формируя из них кодированный блок размером 255 байт (добавляя 16 проверочных байт). Такой код способен восстановить до 8 поврежденных байт. Поскольку реально используются блоки данных меньшей длины K, перед ними добавляются (239 – K) нулевых байт. После кодирования эти байты удаляются. Если необходимо сократить число проверочных слов, так чтобы уменьшить число восстанавливаемых байт Т, используются только 2Т первых проверочных байтов. Обязательные для поддержки в IEEE 802.16 варианты каскадного кода приведены в Таблица 2 Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004.

Таблица 2 Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004

Модуляция	Блок данных до кодирования, байт	Кодер Рида-Соломона	Скорость кодирования сверточного кодера	Суммарная скорость кодирования	Блок данных после кодирования, байт
BPSK	12	(12,12,0)	1/2	1/2	24
QPSK	24	(32,24,4)	2/3	1/2	48
QPSK	36	(40,36,2)	5/6	3/4	48
16-QAM	48	(64,48,8)	2/3	1/2	96
16-QAM	72	(80,72,4)	5/6	3/4	96
64-QAM	96	(108,96,6)	3/4	2/3	144
64-QAM	108	(120,108,6)	5/6	3/4	144

Рисунок 4 Схема сверточного кодера

Кодер Рида-Соломона не используется с двухпозиционной модуляцией BPSK (например, при начальной инициализации АС или запросе полосы). Он также пропускается, когда используется часть субканалов OFDM. В этом случае скорость сверточного кодирования принимается равной общей скорости кодирования (см. Таблица 2 Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004) (соответственно, размер исходного блока данных умножается на число используемых субканалов, деленное на 16).

Помимо описанного механизма кодирования стандарт предусматривает опциональное применение блоковых турбо6кодов (основанных на кодах Хемминга и контроле четности) и сверточных турбо6кодов.

После кодирования следует процедура перемежения – перемешивания битов в пределах блока кодированных данных, соответствующего OFDM-символу. Эта операция проводится в две стадии. Цель первой – сделать так, чтобы смежные биты оказались разнесенными по несмежным несущим. На второй стадии смежные биты оказываются разнесенными в разные половины последовательности. Все это делается для того, чтобы при групповых ошибках в символе повреждались несмежные биты, которые легко восстановить при декодировании.

Рисунок 5 Векторные диаграммы Грея (представление модуляционных символов) для BPSK, QPSK, 16-QAM и 64-QAM

После перемежения начинается стадия модуляции. Исходя из выбранной схемы модуляции (BPSK / QPSK / 16-QAM / 64-QAM), блок представляется в виде последовательности групп бит, соответствующих модуляционным символам (по 1 / 2 / 4 / 6 бит). Каждой группе ставится в соответствие значения Q и I из векторных диаграмм Грея (Рисунок 5 Векторные диаграммы Грея (представление модуляционных символов) для BPSK, QPSK, 16-QAM и 64-QAM), которые затем используются при непосредственной модуляции несущей.

После определения модуляционных символов посредством ОБПФ вычисляется сам радиосигнал и передается в передатчик. При приеме все процедуры производят в обратном порядке.

В режиме OFDM на физическом уровне для сетей с архитектурой “точка-многоточка” кадровая структура передачи принципиально мало чем отличается от режима SC. Так же как и в высокочастотной области, информационный обмен происходит посредством последовательности кадров (фреймов). Каждый фрейм (Рисунок 6 Структура OFDM-кадров при временном дуплексировании) делится на два субкадра – нисходящий (DL – от БС к АС) и восходящий (UL – от АС к БС). Разделение на восходящий и нисходящий каналы – как временное (TDD), так и частотное (FDD). В последнем случае DL и UL транслируются одновременно, в разных частотных диапазонах.

Рисунок 6 Структура OFDM-кадров при временном дуплексировании

Нисходящий субкадр включает преамбулу, управляющий заголовок кадра (FCH – frame control header) и последовательность пакетов данных. Преамбула в нисходящем канале – посылка из двух OFDM-символов (длинная преамбула), предназначенная для синхронизации. Первый OFDM-символ использует несущие с индексами, кратными 4, второй – только четные несущие (модуляция – QPSK).

За преамбулой следует управляющий заголовок кадра – один OFDM-символ с модуляцией BPSK и стандартной схемой кодирования (скорость кодирования – 1/2). Он содержит так называемый префикс кадра нисходящего канала (DLFP – Downlink Frame Prefix), который описывает профиль и длину первого (или нескольких начальных) пакета в DL-субкадре.

В первый пакет входят широковещательные сообщения (предназначенные всем АС) – карты расположения пакетов DL-MAP, UL-MAP, дескрипторы нисходящего/восходящего каналов DCD/UCD, другая служебная информация. Каждый пакет обладает своим профилем (схема кодирования, модуляция и т.д.) и передается посредством целого числа OFDM-символов. Точки начала и профили всех пакетов, помимо первого, содержатся в DL-MAP.

Нисходящий субкадр содержит интервал конкурентного доступа, включающий периоды для начальной инициализации АС (вхождение в сеть) и для запроса полосы передачи. Далее следуют временные интервалы, назначенные базовой станцией определенным абонентским станциям для передачи. Распределение этих интервалов (точки начала) содержится в сообщении UL-MAP. АС в своем временном интервале начинает трансляцию с передачи короткой преамбулы (один OFDM-символ, использует только четные несущие). За ним следует собственно информационный пакет, сформированный на МАС-уровне.

Длительность OFDM-кадров может составлять 2,5; 4; 5; 8; 10; 12,5; и 20 мс. Заданный базовой станцией, период построения кадров не может изменяться, поскольку в этом случае потребуется ресинхронизация всех АС.

Запрос на установление соединения не отличается от общепринятого в стандарте IEEE 802.16, за исключением дополнительного режима “концентрированного” запроса (Region6Focused). Он предназначен только для станций, способных работать с отдельными субканалами. В этом режиме в интервалах конкурентного доступа (заданных в UL-MAP) АС может передать короткий 46-разрядный код на одном из 48 субканалов, каждый из которых включает четыре несущих. Всего предусмотрено восемь кодов. Таблица кодов и подканалов приведена в тексте стандарта IEEE 802.16. Код и номера канала АС выбирает случайным образом.

Получив кодовое сообщение, БС предоставляет АС интервал для передачи “обычного” запроса на предоставление доступа (заголовка запроса МАС-уровня) – если это возможно. Однако в отличие от других механизмов, БС в UL-MAP не указывает идентификатор запросившей ее станции, а приводит номера кода запроса, подканала, а также порядковый номер интервала доступа, в течение которого был передан запрос. По этим параметрам АС и определяет, что интервал для запроса полосы передачи предназначен ей. Выбор момента для передачи 4-разрядного кода запроса доступа происходит случайным образом, по описанному выше алгоритму обращения к каналу конкурентного доступа.

Отметим, что в режиме OFDM канальный ресурс может предоставляться не только во временной области, но в отдельных подканалах (группах подканалов), если БС и абонентские станции поддерживают такую возможность. Одно из наиболее важных применений такой опции – Mesh-сеть.

MESH-сеть

Формально Mesh-сеть – это вид топологии сети IEEE 802.16 в режиме OFDM, и ее физический уровень – это OFDM. Поэтому различия Mesh-сети с уже рассмотренными режимами проявляются не только, да и не столько на физическом уровне. Основное отличие Mesh-сети от рассматриваемой до сих пор архитектуры “точка-многоточка” – в том, что если в последнем случае АС может общаться только с БС, то в Mesh-сети возможно взаимодействие непосредственно между АС. Поскольку сети стандарта IEEE 802.16 ориентированы на работу с широкими частотными каналами, Mesh-сети вошли в стандарт вовсе не с целью создания одноранговых локальных сетей – для этого есть стандарты группы IEEE 802.11. Причина в ином – необходим инструмент построения широкополосной сети, в которой трафик может передаваться по цепочке из нескольких станций, ликвидируя тем самым проблемы передачи при отсутствии прямой видимости. Соответственно и все механизмы управления, в принципе позволяющие построить децентрализованную распределенную сеть, ориентированы все же на древовидную архитектуру, с выделенной базовой станцией (корневой узел) и доминирующими потоками БС-АС.

В Mesh-сети все станции (узлы) формально равноправны. Однако практически всегда обмен трафика Mesh-сети с внешним окружением происходит через один определенный узел (Рисунок 7 Пример Mesh-сети). Такой узел называют базовой станцией Mesh-сети, именно на него возлагается часть необходимых для управления Mesh-сетью функций. При этом управление доступом может происходить либо на основе механизма распределенного управления, либо централизованным способом, под управлением БС. Возможна и комбинация этих методов.

Рисунок 7 Пример Mesh-сети

Базовое понятие в Mesh-сети – соседи. Под соседями определенного узла понимают все узлы, которые могут устанавливать с ним непосредственное соединение. Все они образуют соседское окружение. Узлы, связанные с заданным узлом через соседские узлы, называют соседями второго порядка. Могут быть соседи третьего порядка и т.д.

В Mesh-сети нет понятия восходящих/нисходящих каналов. Весь обмен происходит посредством кадров. Станции передают сообщения либо в отведенные им временные интервалы (в соответствии с предшествующим назначением каналов), либо получают доступ к каналам произвольным (случайным) образом. Каждый узел имеет уникальный 48-разрядный МАС-адрес.

Кроме того, для идентификации внутри Mesh-сети станциям присваивается 16-разрядный сетевой идентификатор. Каждый узел постоянно хранит список данных обо всех своих соседях (с указанием удаленности, сектора для направленной антенны, примерной необходимой мощности передатчика для связи, задержки распространения сигнала и т.п.) и транслирует его в сеть с заданной периодичностью. На основании совокупности этих списков от каждого из узлов и происходит управление сетью.

Кадр Mesh-сети делится на управляющий субкадр и субкадр данных (Рисунок 8 Структура кадра Mesh-сети). Длина управляющего субкадра – переменная величина, задаваемая БС. Управляющий субкадр представляет собой набор пакетов МАС-уровня с тем отличием, что сразу после общего заголовка МАС-пакета следует подзаголовок Mesh-сети. Управляющий субкадр, в зависимости от реализуемых функций, может быть двух типов – управления сетью (network control) и управления очередностью доступа к каналам связи (schedule control). В субкадрах всегда используется модуляция QPSK со скоростью кодирования 1/2.

Рисунок 8 Структура кадра Mesh-сети

Субкадры управления включают интервалы для подключения к сети новых устройств (Network entry – “сетевой вход”) и следующие за ними сообщения “конфигурация сети”. Сообщения типа “конфигурация сети” содержат всю необходимую информацию о составе сети. Они же реализуют процедуры управления. Эти сообщения генерирует каждый узел и транслирует по сети через свое соседское окружение. Среди передаваемой информации – списки соседей каждого узла, идентификационный номер БС и число ее соседей, номер логического канала для передачи графика доступа к каналам, удаленность узла (ранг соседства) от БС и т.д.

Посредством таких сообщений с заданной периодичностью транслируется дескриптор сети – таблица, полностью описывающая текущие параметры сети. Среди них – длительность кадров, длина управляющего субкадра, число интервалов для сообщений децентрализованного распределения ресурсов, периодичность следования субпакетов распределения ресурсов, профили пакетов, тип кодирования, соответствие логических каналов физическим и т.п. Дескриптор сети передается от базовой станции ее соседскому окружению, от него – узлам со следующим рангом соседства и т.д. Периодичность передачи дескриптора сети нормирована.

“Сетевой вход” – это интервал, в течение которого новый узел может послать сообщение (NENT) о своем намерении подключиться к сети (аналог интервала конкурентного доступа в сети “точка-многоточка”). Перед этим он должен принять сообщение о конфигурации сети, выбрать узел для подключения, синхронизироваться с ним и лишь затем отправлять запрос. В ответ узел либо откажет в доступе, либо назначит новому узлу сетевой идентификатор, канал и временной интервал для проведения процедур аутентификации.

Распределение канальных ресурсов в Mesh-сети может быть централизованным и децентрализованным (распределенным). В свою очередь децентрализованное распределение бывает координированным с БС и не координированным

Децентрализованное распределение ресурсов подразумевает, что распределение происходит в пределах одной группы соседей (т.е. между станциями, способными непосредственно связываться друг с другом). При координированном децентрализованном распределении узлы обмениваются между собой специальными сообщениями управления распределением (distributed scheduling – DSCH). Координированность заключается в том, что период выдачи таких сообщений каждой станцией определен и известен ее соседям. Координированные DSCH-сообщения передаются в субкадрах управления очередностью доступа в оговоренных в сетевом дескрипторе интервалах. Некоординированные DSCH-сообщения передаются в субкадре данных.

DSCH-сообщения – это запросы на получение канального ресурса и ответные сообщения с предоставлением (подтверждением) свободного ресурса (временного интервала в субкадре данных). Ресурс предоставляется соседом под конкретное соединение.

Централизованное распределение ресурсов подразумевает древовидную топологию сети с БС в вершине. Оно реализовано посредством двух типов сообщений – централизованного конфигурирования CSCF и централизованного планирования CSCH. Эти управляющие сообщения размещаются в начале субкадра управления графиком доступа. Используя сообщения централизованного планирования CSCH, каждый узел определяет потребность в трафике своих дочерних узлов (т.е. трафик которых от (к) БС проходит через данный узел) и сообщает свою потребность вышестоящему узлу -вплоть до БС. Проанализировав потребность, БС рассылает сообщение CSCH, информируя каждый узел о выделенной ему полосе пропускания (в бит/с) в восходящем и нисходящем направлениях. Исходя из этих данных, каждый узел уже сам запрашивает (или назначает) расположение пакетов в субкадре данных у (для) своих соседских узлов посредством сообщений децентрализованного планирования DSCH.