1.3.1. Описание назначения сервисов канального уровня исходя из контекста решаемых задач (п.1.2). Определение способа идентификации служебных и информационных сообщений, пояснение способа адресной и широковещательной доставки сообщений на канальном уровне. Пояснение организации доступа к ФК, решение проблемы коллизий при организации доступа к сети.

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

Оборудование стандарта IEEE 802.16 формирует транспортную среду для различных услуг (сервисов).

Первая задача, решаемая в IEEE 802.16, – это механизм поддержки разнообразных сервисов верхнего уровня. Разработчики стандарта стремились создать единый для всех приложений протокол MAC-уровня, независимо от особенностей физического канала (рисунок 12). Это существенно упрощает связь терминалов конечных пользователей с городской сетью передачи данных.

Физически среды передачи в разных фрагментах WMAN могут быть различны, но структура данных едина. В одном канале могут работать (не единовременно) сотни различных терминалов большого числа конечных пользователей.

Этим пользователям необходимы самые разные сервисы (приложения): передача голоса и данных с временным разделением, соединения по протоколу IP, пакетная передача речи через IP (VoIP) и т.п. Качество услуг (QoS) каждого отдельного сервиса не должно изменяться при работе через сети IEEE 802.16. Алгоритмы и механизмы доступа МАС-уровня должны решать все эти задачи.


 

Рисунок 12 Структура МАС-уровня стандарта IEEE 802.16.

 

Структурно МАС-уровень IEEE 802.16 разделен на три подуровня (рисунок 12):

- подуровень преобразования сервиса CS (Convergence Sublayer);

- основной подуровень CPS (Common Part Sublayer);

- подуровень защиты PS (Privacy Sublayer)

На подуровне защиты реализуют функции, обеспечивающие криптозащиту данных и механизмы аутентификации/предотвращения несанкционированного доступа. Для этого предусмотрены наборы алгоритмов криптозащиты и протокол управления ключом шифрования. Ключ каждой АС базовая станция может передавать в процессе авторизации, используя схему работы «клиент (АС) – сервер (БС)».

На подуровне преобразования сервиса происходит трансформация потоков данных протоколов верхних уровней для передачи через сети IEEE 802.16. Для каждого типа приложений верхних уровней стандарт предусматривает свой механизм преобразования. Спецификации стандарта IEEE 802.16 содержат механизмы работы в режиме АТМ и пакетной передачи. Под пакетной передачей подразумевают достаточно широкий набор различных пакетов типа IP, РРР и IEEE Std 802.3 (Ethernet).

Цель работы на CS-подуровне – оптимизация передаваемых потоков данных каждого приложения верхнего уровня с учетом их специфики. Различают 4 типа трафика по требованиям к задержкам:

UGS – Unsolicited Grant Service – передача в реальном времени сигналов и потоков телефонии (Е1) и VoIP. Допустимая задержка менее 5 – 10 мс в одном направлении при BER = 10-6… 10-4.

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

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

BE – Best Effort – остальной трафик.

Механизм обеспечения QoS состоит в присоединении на уровне конвергенции в МАС заголовок сведений о типе передаваемого потока. Для этого используют либо 32–битовый идентификатор потока услуг SFID (Service Flow Identifier), либо CID (Connection Identifier).
Для оптимизации транслируемых потоков предусмотрен также специальный механизм удаления повторяющихся фрагментов заголовков PHS (Payload Header Suppression) АТМ ячеек и пакетов, которые восстанавливают на приемном конце.


1.3.2. Выделение типов логических каналов связи (ЛКС),  используемых на канальном уровне. Краткое пояснение назначения сообщений, передаваемых по каждому ЛКС (в соответствии с п.1.5.6.). Способы обеспечения достоверности принимаемых сообщений в каждом ЛКС.

 Необходимые  логические каналы можно организовать из анализа режимов работы системы на сеансовом уровне. ЛКС группируются по содержанию передаваемых данных, т.е. передается ли информация пользователя или сигнал управления, запрос на КС и т.д. В нашей системе присутсвуют ЛКС:
ВССH 
(Broadcast Control Chanel) — широковещательный канал управления.
FCCH (
Frequency-Correction Channel)-канал подстройки частоты.Обеспечивает подстройку несущей частоты
SCH (
Synchronization Channel)-Канал синхронизации.Для установления  синхронизации
RACH(Random Access Channel) канал произвольного доступа. Работает только в направлении "вверх".Для передачи от АС на БС запроса о назначении выделенного канала связи.
AGCH-Канал разрешения доступа.Информирует АС о выделенном канале
SDCCH (Stand Alone Dedicated Control Channel) — сигнальный канал. Информация передается в двух направлениях (Uplink и Downlink)
TCH (Traffic Channel - канал трафика)-логический канал бежду базовой и мобильной станциями, служащий для передачи пользовательской информации: речи или данных. Подразумевается как прямой, так и обратный каналы.
ACCH-Совмещенный канал управления.Для диалога БС и АС когда ТСН уже создан,отслеживания качества и уровня радиосигнала, синхронизации.


1.3.3. Вычисление долевой оценки пропускной способности ЛКС, оценка полного трафика системы. Составление сводной таблицы ЛКС с указанием наименования, назначения и типа КС.

Оценим пропускную способность системы. Исходя из ТЗ пропускная способность системы 1152 Кбит/с.
Долевое участи каждого ЛКС приведено в виде схемы:

1.3.4. Пояснение структуры сообщения (пакета) канального уровня: описание предполагаемых видов пакетов и необходимых полей.

Тип информации зависит от назначения пакета. Имеем 4 типа пакета.

Пакет данных.


Пакет синхронизации .


Пакет БС.


Пакет АС (доступа).


 


     

1.4. Краткое обоснование состава иерархических моделей выделенного узла сети и терминала в соответствии с рекомендациями OSI на основании п.1.2 и п.1.3. Определение и краткое пояснение основных видов служебных сообщений с указанием служб источников и получателей сообщения. Пояснение процесса формирования и обработки сообщений трафика и подсистемы управления в виде обобщения материала п.1.2 и п.1.3


Уровень передачи данных состоит из трех подуровней. Нижний из них относится к защите информации, в которых передача Данных осуществляется в эфире, физически никак не защищенном от прослушивания. На этом подуровне производится цифрация, дешифрация данных, а также управления ключами доступа.


Рисунок  - модель OSI


Затем следует общая часть подуровня МАС. Именно на этом уровне иерархии располагаются основные протоколы - в частности, протоколы управления каналом. Здесь станция контролируют всю систему. Она очень эффективно распределяет очередность передачи входящего трафика абонентам, немалую роль играет и в управлении исходящим трафиком (от абонента к базовой станции). От всех остальных стандартов 802.x МАС подуровень стандарта 802.16 отличается тем, что он полностью ориентирован на установку соединения. Таким образом, можно гарантировать определенное качество обслуживания при предоставлении услуг телефонной связи и при передаче мультимедиа.


Стандарт 802.16 протокол подуровня МАС


Уровень передачи данных разделен на три подуровня, как показано на рисунке.

Кадры МАС всегда занимают целое число временных интервалов физического уровня. Каждый кадр разбит на части, первые две из которых содержат карту распределения интервалов между входящим и исходящим трафиком. Там находится информация о том, что передается в каждом такте, а также о том, какие такты свободны. Карта распределения входящего потока содержит также разнообразные системные параметры, которые важны для станций, только что подключившихся к эфиру.

Канал входящего трафика состоит из базовая станция, которая определяет, что разместить в каждой части кадра. Исходящий канал имеет конкурирующие между собой станции, желающие получить доступ к нему. Его распределение тесно связано с вопросом качества обслуживания. Определены четыре класса сервисов:

  1. Сервис с постоянной битовой скоростью;
  2. Сервис реального времени с переменной битовой скоростью;
  3. Сервис, работающий не в реальном масштабе времени, с переменной битовой скоростью;
  4. Сервис с обязательством приложения максимальных усилий по предоставлению услуг.

Все предоставляемые стандартом 802.16 сервисы ориентированы на соединение, и каждое соединение получает доступ к одному из приведенных ранее классов сервиса.


Стандартом определены две формы распределения пропускной способности: для станции и для соединения. В первом случае абонентская станция собирает вместе все требования своих абонентов (например, компьютеров, принадлежащих жильцам здания) и осуществляет коллективный запрос. Получив полосу, она распределяет ее между пользователями по своему усмотрению. В последнем случае базовая станция работает с каждым соединением отдельно


Список используемой литературы:
  1. Бакке А.В.«Лекции по курсу ССПО»
  2. Бакке А.В. Методические указания к лабораторной работе "Основы построения беспроводных сетей стандарта 802,11".
  3. http://omoled.ru/publications/view/730
  4. Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В. Энциклопедия WiMAX Путь к 4G. – М., 2009г