Стандарт hiperlan
Введение
Ключевыми факторами, стимулирующими
спрос на широкополосные сети доступа
по радиоканалам, являются огромный рост
объема беспроводной и мобильной
связи, появление приложений мультимедиа,
потребность в высокоскоростном
доступе в Интернет. Современные
беспроводные сети связи, изначально узкополосные,
наиболее часто используются для
услуг телефонной связи с коммутацией
каналов. Эволюция беспроводных систем
мобильной связи второго
В настоящее время проведено моделирование системы HIPERLAN/2 для офисного пятиэтажного здания с несколькими мобильными терминалами и выставочного зала. В качестве математической модели среды радиосвязи между терминалами и точкой доступа была выбрана расширенная модель Кинана-Мотлима, которая учитывает зависимость затухания сигнала в стенах от расстояния, этажности здания и т.п. Покрытие офисного здания обеспечивалось 8-ю точками доступа. Условия выставочного зала моделировались большим одноэтажным зданием без внутренних стен, а покрытие зала обеспечивалось 16-ю точками доступа, равномерно расположенными на расстоянии 60 м друг от друга по всей площади зала.
1. Стандарт HIPERLAN типа 2 для широкополосного беспроводного доступа
Ключевыми факторами, стимулирующими
спрос на широкополосные сети доступа
по радиоканалам, являются огромный рост
объема беспроводной и мобильной
связи, появление приложений мультимедиа,
потребность в высокоскоростном
доступе в Интернет. Современные
беспроводные сети связи, изначально узкополосные,
наиболее часто используются для
услуг телефонной связи с коммутацией
каналов. Эволюция беспроводных систем
мобильной связи второго
До начала работы по стандартизации
HIPERLAN/2 в ETSI был разработан стандарт
HIPERLAN/1 для сетевой поддержки
В то время как в ETSI разрабатывался стандарт HIPERLAN/2, американский Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) начал создание спецификаций для физического уровня нелицензируемого диапазона Национальной информационной инфраструктуры США, чтобы расширить свой стандарт IEEE 802.11 для высокоскоростных приложений. В результате был предложен стандарт IEEE 802.11a, в котором было предусмотрено использование того же протокола доступа к среде (MAC), что и для диапазона ISM (2,4 ГГц). В отличие от HIPERLAN/2, стандарт IEEE 802.11a применяется, главным образом, для приложений с асинхронной передачей данных в качестве обязательного рабочего режима.
Стандарт HIPERLAN/2 дополняет
современные системы
1.1 Описание стандарта
Стандарт HIPERLAN/2 содержит спецификации сети радиодоступа, которая может быть реализована с различными опорными сетями. Это становится возможным благодаря:
- гибкой архитектуре, которая определяет физический уровень и уровень управления звеном данных независимо от типа опорной сети;
- набору уровней конвергенции, которые облегчают доступ к различным опорным сетям (рис. 1).
Рис. 1. Архитектура протоколов HIPERLAN/2.
При этом уже разработаны
или разрабатываются в
- транспортными сетями, работающими по протоколу IP (протоколы Ethernet и PPP);
- сетями на базе АТМ;
- опорными сетями третьего поколения;
- сетями, в которых используются протоколы и приложения стандарта IEEE 1394.
Рис. 2. Общая структура уровня конвергенции.
Блоки данных, передаваемые по этим опорным сетям, могут различаться по формату: длине, типу и содержанию. Сегментация блоков данных в блоки данных пользователя услуги уровня DLC стандарта HIPERLAN/2 (U-SDU) выполняется на специальном уровне конвергенции этого стандарта, после чего блоки U-SDU передаются к месту назначения с помощью услуг передачи данных уровней PHY и DLC.
В стандарте HIPERLAN/2 поддерживается мобильность терминалов со скоростью передвижения до 10 м/с. Кроме того, в нем предусмотрены возможности управления в средах с различной помеховой обстановкой за счет:
- поддержки звена радиопередачи при малом отношении сигнал-шум;
- поддержки качества услуги.
В основе радиоинтерфейса в стандарте HIPERLAN/2 лежат дуплексный режим с временным разделением канала (TDD) и множественный доступ с временным разделением канала (TDMA). Стандарт HIPERLAN/2 представляет собой гибкую платформу, на базе которой разнообразные приложения мультимедиа для офиса и дома могут поддерживаться со скоростью передачи до 54 Мбит/с. Офисный мобильный терминал принимает данные по фиксированной корпоративной сетевой инфраструктуре или сети общего пользования. Кроме качества услуги для мобильных терминалов в сети могут поддерживаться услуги по защищенной передаче и мобильному административному управлению при переходе терминалов от одной сети к другой, например, от локальной к глобальной сети или от корпоративной к сети общего пользования. В домашней обстановке стандартом поддерживается гибкое взаимодействие беспроводных цифровых устройств пользователя при низких расценках.
Система HIPERLAN/2 опирается
на топологию сети сотовой связи
в комбинации со специальными сетевыми
функциями. В HIPERLAN/2 предусмотрена поддержка
двух базовых режимов
Централизованный режим
ориентирован на топологию сети сотовой
связи, в которой управление каждой
сотой осуществляется от общей для
определенной географической области
точки доступа (AP). В этом режиме мобильные
терминалы взаимодействуют
Прямой режим функционирования предназначен для специфической сетевой топологии частного жилого сектора или условий, при которых область обслуживания полностью покрывается одной сотой сети радиопередачи. В данном режиме мобильные терминалы в сети, покрываемой одной сотой, могут обмениваться данными непосредственно друг с другом. Выделением ресурсов радиопередачи для мобильных терминалов управляет точка доступа.
1.2 Уровень конвергенции
На уровне конвергенции (CL) предусмотрены две основные функции: адаптация запросов от более высоких уровней к услуге, предоставляемой уровнем DLC, и преобразование пакетов протоколов высшего уровня фиксированной или переменной длины в блоки данных услуги (SDU) фиксированной длины, которые используются в протоколах уровня DLC.
Возможны два типа уровня конвергенции:
- уровень конвергенции на базе ячеек, на котором обрабатываются элементы протоколов более высоких уровней с фиксированной длиной пакетов, например, опорная сеть на базе АТМ;
- уровень конвергенции на базе пакетов, на котором обрабатываются элементы протоколов более высоких уровней с переменной длиной, например, сеть Ethernet.
Для соответствующей адаптации услуг Ethernet, IEEE 1394, PPP и универсальной мобильной связи (UMTS) определены отдельные подуровни конвергенции услуг (SSCS).
Функция заполнения, сегментации и сборки блоков данных с фиксированной длиной услуги на уровне DLC является ключевой возможностью, позволяющей стандартизировать и реализовать функции уровней PHY и DLC независимо от типа опорной сети. На рис. 6 показано отображение блоков данных протокола высшего уровня на пакеты физического уровня. Для передачи полезной информации блоки данных уровня DLC представляют собой блоки данных протокола (PDU) "длинного" транспортного канала (LCH); для сообщений управления используются блоки PDU "короткого" транспортного канала (SCH). Уровень DLC. Уровень DLC состоит из подуровня управления радиозвеном (RLC), протокола защиты от ошибок (ЕС) и протокола МАС.
1.3 Подуровень RLC
На уровне RLC поддерживается
три главные функции
- Функция ассоциативного управления процедурой
аутентификации, административного управления системой ключей шифрования, ассоциативной связи и ее аннулирования, а также генерации случайной последовательности для шифрования.
- Функция управления ресурсами радиопередачи (RRC),
осуществляющая управление доступом, динамическим выбором частотного канала, определение готовности мобильного терминала и тем самым энергосбережение.
- Функция управления соединения пользователя на уровне
DLC, выполняющая установление
и освобождение соединения
В целом подуровень RLC предназначен для обмена данными на плоскости управления между точкой доступа и мобильным терминалом. Например, пусть мобильный терминал формирует ассоциативную связь с точкой доступа с помощью средств сигнализации RLC. После завершения процедуры установления ассоциативной связи мобильный терминал может запросить выделенный канал управления радиоканала для передачи по нему данных. В спецификациях HIPERLAN/2 такой радиоканал передачи данных рассматривается как соединение уровня DLC. Мобильный терминал может запросить даже несколько соединений DLC, для каждого из которых точкой доступа может поддерживаться индивидуальный набор параметров качества услуги (QoS). В то же время установление соединения не обязательно приводит к немедленному выделению радиоресурса в точке доступа, однако мобильный терминал сразу получает уникальный адрес DLC, который соответствует соединению на уровне DLC.
1.4 Защита от ошибок (EC)
Для поддержки разных типов услуг определены следующие режимы работы защиты от ошибок:
- Режим с подтверждением, в котором для повышения
качества связи и гарантии надежной передачи предусматривается подтверждение приема по обратному каналу. Режим подтверждения базируется на процедурах автоматического запроса избирательного (SR) повтора (ARQ).
- Режим с повтором, в котором для относительно надежной
передачи предусмотрена повторная передача блоков данных протокола DLC PDU (LCH PDU) без обратного канала. Передатчик может повторно передавать блоки PDU в произвольном порядке. Повторная передача блоков PDU позволяет повысить безошибочность приема информации. В то же время приемник "признает" безошибочными только те блоки PDU, порядковые номера которых находятся в пределах заданного диапазона — "окна". Режим с повтором обычно используется для безадресной (широковещательной) передачи данных.
- Режим без подтверждения позволяет поддерживать связь с
низким уровнем надежности и задержки без повторной передачи блоков с ошибками.
Адресная передача данных конкретному устройству (unicast) реализуется при использовании режимов как с подтверждением, так и без подтверждения. Режим широковещательной передачи данных (broadcast) реализуется либо с повтором, либо с без подтверждения. Режим многоадресной передачи (multicast) может быть реализован в режиме без подтверждения или с мультиплексированием по существующим соединениям с конкретными устройствами.
1.5 Протокол МАС
Длительность базовой части кадра для передачи информации в радиоинтерфейсе фиксирована и равна 2 мс. Кадр также содержит поля управления: безадресной передачей, структурой кадра, обратным каналом, передачей данных в прямом и обратном направлениях, а также случайным доступом. В процессе передачи в прямом направлении каждый кадр содержит дополнительное поле управления передачей в прямом направлении. Поле управления безадресной передачей всегда имеет фиксированную длину, в то время как длина других полей динамически адаптируется к текущим характеристикам трафика.
Информация в поле безадресной передачи данных (BCH) посылается в каждом кадре МАС и позволяет, в основном, поддерживать управление ресурсами радиопередачи. Поле канала кадра (FCH) содержит точное описание назначения ресурсов в пределах данного кадра МАС. Поле канала доступа с обратной связью (АСН) транспортирует информацию о предыдущих попытках при случайном доступе. Поля информации о нагрузке в прямом и обратном направлениях содержат данные о нагрузке к (от) мобильному(го) терминалу(а). Трафик нескольких соединений к (от) мобильному(го) терминалу(а) может быть мультиплексирован в одну последовательность блоков PDU, в которой каждому соединению принадлежат поля LCH длиной 54 октета для данных и поля SCH длиной 9 октетов для сообщений управления.
В стандарте HIPERLAN/2 предусмотрена
поддержка работы с многовибраторной
(многосекторной) антенной с целью
улучшения использования
Когда на мобильном терминале
есть данные для передачи по определенному
соединению DLC, от него сначала должен
быть послан запрос ресурса (RR) пропускной
способности к точке доступа.
Этот запрос содержит данные о числе
блоков LCH PDU, ожидающих на мобильном
терминале передачи по конкретному
соединению DLC. С помощью системы
разделения на временные интервалы
для посылки сообщения RR мобильный
терминал может использовать разное
количество интервалов времени для
передачи полезной информации. При
возникновении конфликта
После передачи запроса ресурсов
к точке доступа мобильный
терминал переходит в режим, в
котором возможности передачи заранее
спланированы как для прямого, так
и для обратного направления.
Планирование ресурсов выполняется
в точке доступа. Время от времени
из точки доступа может
1.6 Функции сети радиопередачи и поддержка качества услуги (QoS)
Рис. 3. Зависимость процента отношения пропускной способности к максимально возможной (CDF) от отношения сигнал-помеха (C/I) для входящего (DL) и исходящего (UL) потоков для выставочного зала .
В стандарте HIPERLAN/2 определены
процедуры измерений и
Качество звена радиопередачи зависит как от среды распространения сигнала, параметры которой меняются со временем, так и от загрузки соседних радиосот. Для работы в таких условиях применяется схема адаптации звена на физическом уровне, в которой скорость кода и схема модуляции выбираются на основе измерений качества радиоканала. Адаптация звена используется как в прямом, так и в обратном направлениях. Качество звена измеряется в точке доступа на входящем направлении и, посредством индикатора FCH, показывает, какой режим для мобильного терминала на физическом уровне должен использоваться для входящей связи. Аналогично на мобильном терминале измеряется качество звена на исходящем направлении, в результате чего в каждом запросе ресурса, поступающем к точке доступа, предлагается режим исходящей связи на физическом уровне для мобильного терминала. В точке доступа происходит окончательный выбор режима на физическом уровне как для входящей, так и исходящей связи.
Контроль энергетических
характеристик передатчика
В системе HIPERLAN/2 качество услуг
поддерживается за счет возможности
определения и управления различными
ресурсами передачи в точке доступа
во время передачи. В точке доступа
производится выбор соответствующего
режима защиты от ошибок (с подтверждением,
без подтверждения или с
1.7 Физический уровень
Блоки данных, передаваемые
на физическом уровне HIPERLAN/2, представляют
собой пакеты переменной длины. Каждый
пакет состоит из преамбулы и
поля данных. Поле данных, в свою очередь,
состоит из последовательности SCH и
блоков LCH PDU, которые передаются или
принимаются мобильным
В качестве схемы модуляции
для HIPERLAN/2 было выбрано мультиплексирование
с ортогональным частотным
В качестве стандартного радиоканала был выбран канал с полосой частот 20 МГц. Этот стандартный канал разбивается на 64 поднесущие для возможности использования в модуляторе алгоритма 64-точечного обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), формирующего OFDM-символ. При этом поднесущие следуют через 20/64=0.3125 МГц. C целью минимального взаимного влияния соседних каналов из 64 возможных поднесущих реально используется лишь 52: 48 для передачи информации и 4 пилот-сигнала для управления когерентной демодуляцией.
Ключевой функциональной возможностью физического уровня является поддержка семи режимов физического уровня с различными скоростями кодирования и схемами модуляции, выбираемыми при адаптации звена (табл.1). Поддерживается двоичная и квадратурная фазовая манипуляция (BPSK, QPSK), 16-квадратурная амплитудная модуляция (16QAM), а также (при необходимости) 64QAM для модуляции поднесущих. В качестве базового канального помехоустойчивого кода (FEC) используется сверточный код со скоростью 1/2 и кодовым расстоянием 7. Скорости кода 9/16 и 3/4 реализуются выкалыванием базового кода.
Каждый пакет протокола физического уровня включает в себя преамбулу, которая может быть одного из трех следующих типов:
- канал управления безадресной передачей;
- другие каналы входящей связи;
- канал исходящей связи и быстрого доступа.
Преамбула пакетов для
канала прямого звена идентична
преамбуле пакетов "длинного"
входящего канала. Преамбула канала
управления безадресной передачей
позволяет поддерживать кадровую синхронизацию,
автоматический контроль усиления, частотную
синхронизацию и процедуру
Терминалы осуществляют тактовую
синхронизацию по преамбуле BCH. Результаты
моделирования показали, что даже
при наихудших значениях
2. Результаты исследования системы
В настоящее время проведено моделирование системы HIPERLAN/2 для офисного пятиэтажного здания с несколькими мобильными терминалами и выставочного зала. В качестве математической модели среды радиосвязи между терминалами и точкой доступа была выбрана расширенная модель Кинана-Мотлима, которая учитывает зависимость затухания сигнала в стенах от расстояния, этажности здания и т.п. Покрытие офисного здания обеспечивалось 8-ю точками доступа. Условия выставочного зала моделировались большим одноэтажным зданием без внутренних стен, а покрытие зала обеспечивалось 16-ю точками доступа, равномерно расположенными на расстоянии 60 м друг от друга по всей площади зала. Для обоих случаев мобильность терминалов (перемещение людей) учитывалась наличием замирания сигнала с дисперсией 2 дБ. Терминалы были размещены в здании случайным образом с равномерным распределением, а каждой точке доступа соответствовал один активный терминал. При этом использовалась стратегия, при которой каждому терминалу выделялся одинаковый объем радиоресурса, выраженный в числе передаваемых OFDM-символов в единицу времени. Интерференция моделировалась исходя из предположения, что есть второй оператор связи, который использует 11 из 19 рабочих каналов (несущих). Взаимное проникновение соседних каналов было установлено на уровне 25 дБ. Для обеспечения постоянного уровня мощности приема в точке доступа использовалось управление мощностью исходящего трафика. Процедура адаптации звена моделировалась путем изменения положения терминалов каждые 10 кадров MAC. В каждом интервале между изменениями оценивалась пропускная способность для всех режимов физического уровня, и во время следующего интервала использовался режим, при котором была достигнута максимальная пропускная способность на предыдущем интервале. Результатом моделирования явилась оценка средней пропускной способности для всех терминалов.
Заключение
Стандарт HIPERLAN/2 представляет собой описание системы высокоскоростного (до 54 Мбит/с) радиодоступа на расстояниях до 150 м для диапазона 5 ГГц.
Исследования подтверждают,
что высокая пропускная способность
может быть достигнута в различных
условиях. Для условий сильной
интерференции в стандарте

- Стандарт IAS 8 «Учетная политика, изменения в расчетных оценках и ошибки»
- Стандарт IDEF
- Стандарт ISO 19011
- Стандарт ISO 50001 – Системы энергетического менеджмента
- Стандарти в галузі охорони праці
- Стандартизайция и сертификация гостиниц
- Стандартизация
- Стальные конструкции в памятниках истории и архитектуры
- Сталь Р18
- Сталь Р6М5
- Стан бюджетного фонду залежно від різного співвідношення дохідної і витратної частин бюджету може бути дефіцитним, профіцитним і збаланс
- Стан готівкового грошового обігу в Україні та шляхи його вдостконалення
- Стандарт
- Стандарт GSM900