WiMAX。 仕組み

この記事では、Habréで繰り返し言及されているテクノロジーについて説明します。

マイクロ波アクセスの世界的な相互運用性。 したがって、WiMAXを復号化します。

この技術には、GSMやCDMAなどの深い根はありません。 それは比較的最近登場しました。2004年にWiMAXの最初の標準がリリースされ、今では私たちの日常の世界に浸透しています。

当初は、その斬新さと伝送速度により4Gとして位置付けられていましたが、2008年には間違いなく第3世代の技術の中でその位置を占めました。 ただし、この事実は、営業担当者、広告主、およびその他の不潔な人々が「4Gインターネット」というスローガン(彼らは何について話しているのか)の下で宣伝することを止めませんでした。



そもそも、電気通信から遠く離れた人々に、通信技術の世代について簡単に話しましょう。 当初、 AMPS (Advaced Mobile Phone Service)がありました。これは、受信機を持っているだけで聞くことができるアナログ標準です。 彼は数年間住んでいなかったため、 GSM (モバイル通信用グローバルシステム)として知られる技術へのリードを失いました。 これは第2世代です。 それとともにCDMA One(Code Devision Multiple Access)が登場しました。 これら2つのブランチは、それぞれGPRS (一般パケット無線サービス、後のEDGE -GSM Evolutionの拡張データレート)、 WCDMA (広帯域CDMA別名UMTS )、およびCDMA 2000 1xをそれぞれ生み出しました。これらは一般に中間世代2.5Gと呼ばれます。 WCDMAはHSDPA (高速ダウンリンクパケットアクセス、後にHSUPA-高速アップリンクパケットアクセス)に生まれ変わり、CDMA 2000はCDMA EVDOに生まれ変わりました。 これは第3世代であり、大まかに言えば、WiMAXはIPネットワーク側からアプローチしました。

これらすべての代わりに、 LTEとWiMAXリリース2.0はすでに限界に達しています。 他に何が待っていますか?

今理解しているように、WiMAXと3Gに対抗するのは多少間違っています。



より詳細に。 WiMAX-クラスMAN(Metropolitan Area Network)のネットワークを指し、協会WiMAX Forumによって開発およびサポートされています。

2004年に、固定WiMAXを説明する802.16d仕様が発表されました。 加入者デバイスはかなりの距離を移動できず、ハンドオーバーはありませんが、同時に、長い距離(仕様によればBSから最大50 km)で作業が保証されます。 私の意見では、無駄な枝。

802.16eは2005年にリリースされます。 これはすでにモバイルWiMAXであり、定期的に聞いています。 偉大な未来を予言したのは彼でした。

この技術は、2〜6 GHzの周波数範囲で動作します。 モビリティを確保するための最も便利な周波数は2.3〜2.7 GHzですが、それらの許可を得るのは非常に困難です。 機器で使用される次の範囲:3.4-3.6 GHz-ゴールデン平均。 いわゆるpreWiMAXが動作する6 GHzに近い周波数では、そのような周波数の波の侵入と障害物の丸めが非常に弱いため、加入者ユニットは基地局の直接の見通し内にある必要があります。 この点で、同じGSMネットワーク(800-1900 MHz)、さらにはCDMA(450 MHz)がはるかに簡単です。

原則として、デバイスはいくつかの周波数範囲での動作をサポートしていないため、人々はよく電話してこう言います。「しかし、モスクワでモデムIotaを購入しました。 彼はあなたのためにここで働いてくれますか?」-彼らは拒否されました。



ネットワーク図


WiMAXネットワークとは何ですか? 最も簡単なケースを図に示します。



画像



スキームの簡単な説明:

CPE =顧客宅内機器

BS =基地局

ASN =アクセスサービスネットワーク

ASN-GW =アクセスサービスネットワークGateWay

CSN =接続サービスネットワーク

AAA =認証、自動化、アカウンティング

WiMAXネットワークでは、次のインターフェイスの概念が導入されています。

R1-CPEとBS間のインターフェース

R2-CPEとCSN間の仮想インターフェイス

R3-ASN-GWとCSN間のインターフェース

R6-BSとASN-GW間のインターフェース



一般的に、ASNおよびCSNネットワークはさらに存在できます。 たとえば 、同じCSNまたは異なるCSNに接続された異なる都市の2つのASN。 写真。 ここでは、さまざまなASN間の通信用にR4インターフェースが追加され、CSN通信用にR5インターフェースが追加されます。

記事が誰かにとって関連性があり、興味深い場合は、各ノードの機能に関する詳細な記事をいくつか書きます。

もちろん、図にはスイッチ、ファイアウォールなどの要素は示されていません。これはBSへのトランスポートについては言及していません。これはまったく異なる話だからです。



動作原理


動作の原理はおおよそ次のとおりです。オペレーターのネットワークで構成された加入者のデバイスは、BSに無線リソースの割り当て要求を送信します。正常に完了すると、認証要求がASN-GWに送信されます(EAP-TTLSを使用)。 次に、ログインパラメータのドメイン名によって、リクエストのリダイレクト先を決定します。 次に、目的のAAAサーバーがデバイスにAcceptまたはRejectを与えます。 認証に成功すると、モデムにはIPアドレス、QoS、動作モード、およびその他のパラメーターが割り当てられます。 それだけです デバイスの準備が整いました。



テクノロジーの特徴


最後に、WiMAXの主な機能と利点を説明します。

TDD (時分割デュプレックス)。 受信と送信に異なる周波数を使用する必要はありません。これにより、割り当てられた周波数帯域をより最適に使用できます(802.16eでは5、7、10 MHz、802.16dでは20 MHzを使用できます)。 また、帯域をより効率的に使用するために、 OFDMA (Orthogonal Friquency-Division Multiple Access)テクノロジーが使用されます。

CP (Cycle Prefix)-直接信号と反射信号からの干渉を防ぐために、OFDMAシンボルの先頭に最後から小さな断片(1 / 4、1 / 8.1 / 16、1 / 32)が挿入されます。 通常は1/8を使用します。

CCおよびCTC (畳み込み符号化および畳み込みターボ符号化)。 具体的な説明はできませんが、OFDMA文字のエンコードに使用されます。

AMC (適応変調およびコーディング)。 デジタル信号をアナログに変換するには、逆フーリエ変換を使用します(大学ではこのトピックが嫌いだったので、これは特に刺激的な瞬間です)。 信号レベル(RSSI-受信信号強度表示)およびノイズレベル(CINR-搬送波対干渉+ノイズ比)に応じて、フーリエ級数のメンバー数がそれぞれ選択され、変調:QPSK、16QAM、64QAMが選択されます。 信号が良いほど、変調が高く選択されるほど、データレートが高くなります。 エンコードとサイクルプレフィックスも選択します。

HARQ (ハイブリッド自動再送要求)-エラーを追跡し、再送信の要求を送信できるメカニズム。

MIMO (Multiple Input / Multiple Output)-受信と送信に複数のアンテナを使用します。

AAS (Adaptive Antenna System)-加入者デバイスの動きに応じて放射パターンが変化するアンテナシステム。



WiMAXの進路は困難です。一方で、これはモバイルオペレーターとの競争であり、一方で、すべてのLTEペア、そして3番目にロシアのマネージャーに向かって急いでいます。



PSこの記事では、次の記事で対処する必要がある問題を蓄積します。

<この記事で伝えたかったことは何ですか? WiMAXテクノロジー、動作原理、使用メカニズムに関する一般情報。 何を知りたいですか? 詳細が必要ですか?>



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