Формирование каналов и основные процедуры

8.4.2. Управление доступом к среде (MAC)

Стандарты 802.16 были разработаны для предоставления широкополосных услуг, включая речь, данные и видео.

Уровень управления доступом к среде (MAC — Media Access Control) основан на испытанном временем стандарте DOCSIS [68] (Data Over Cable Service Interface Specification — спецификации интерфейса передачи данных по кабелю(ТВ)) и может обеспечить передачу пульсирующего трафика данных с высоким пиковым запросом ресурсов. Пульсирующий трафик включает в себя передачу через один и тот же канал непрерывного потока видеоинформации и чувствительного ко времени задержки речевого трафика.

Ресурс, предоставляемый одному терминалу, планировщиком MAC может изменяться от единственного слота времени до полного кадра. Таким образом обеспечивается очень большой динамический диапазон производительности на заданный пользовательский терминал в любое заданное время. Кроме того, распределение ресурса может изменяться на основании сообщений, передаваемых в начале каждого кадра, тем самым приспосабливая ресурсы к трафику, имеющему внезапные пики нагрузки.

8.4.3. Обеспечение качества обслуживания (QoS)

Используя скоростные радиолинии, асимметричное соотношение между пропускной способностью "вниз" и "вверх", тонкую настройку ресурса и гибкий механизм распределения ресурса, мобильный WiMAX может выполнить требования по качеству обслуживания (QoS) для широкого диапазона услуг передачи данных и различных приложений.

На уровне управления доступом к среде (MAC) качество обслуживания (QoS) гарантируется посредством создания сервисных потоков, как это показано на рис. 8.9. Они представляют собой однонаправленные потоки пакетов, которые обеспечивают конкретный набор параметров QoS.

Перед началом обслуживания некоторого типа данных базовая станция и пользовательский терминал устанавливают однонаправленное логическое соединение между MAC с одинаковыми характеристиками (peer-to-peer). Далее MAC доставляет информацию по этому логическому соединению. Параметры QoS, связанные с этим сервисным потоком, определяют порядок и планирование передачи по радиоинтерфейсу.

Качество обслуживания может эффективно обеспечивать управление QoS "из конца в конец". Сервисные параметры потока могут динамически управляться с помощью MAC-сообщений.

Механизм, основанный на сервисных потоках, поддерживает качество обслуживания в обоих направлениях.

В табл. 8.7 показаны характеристики качества сервиса для различных приложений.

Рис. 8.9. Поддержка качестваобслуживания в мобильном WiMAX

8.4.4. Служба планирования управления доступом к среде

Служба MAC (Media Access Control) мобильного WiMAX разработана для эффективного предоставления широкополосных служб, включая речь, данные, видео, по изменяющемуся во времени каналу. Служба планирования MAC имеет следующие составляющие.

Быстрый Планировщик: планировщик MAC должен эффективно распределить доступные ресурсы в ответ на изменение трафика и изменяющееся во времени состояние канала. Пакеты данных, связанные с обслуживанием потока, для которого точно определены параметры QoS на MAC-уровне, обслуживаются планировщиком так, чтобы корректно был определен порядок передачи пакетов через радиоинтерфейс.

Канал индикации качества при этом обеспечивает передатчику быструю обратную связь и передачу информации канала, что дает возможность планировщику выбрать соответствующее кодирование и модуляцию для каждого распределения ресурсов.

Адаптивная модуляция/кодирование, объединенная с автоматическим повторным запросом, обеспечивает устойчивую передачу по изменяющемуся во времени каналу.

8.4.5. Управление мощностью

Мобильный WiMAX имеет два режима для управления мощностью: "спящий" режим и свободный режим. "спящий" режим - это состояние перед началом обмена с обслуживающей базовой станцией по радиоинтерфейсу.

Этот период характерен тем, что мобильная станция не готова к приему или передаче информации "вниз" или "вверх".

"Спящий" режим предназначен для экономии мощности MS и ресурсов радиосети. Он предоставляет возможность MS сканировать другие базовые станции, чтобы подготовить хэндовер в этом режиме.

Свободный режим - это механизм, позволяющий MS быть периодически доступной для связи "вниз" и приема широковещательных сообщений без регистрации в заданной базовой станции, когда как MS пересекает зоны многих базовых станций. Достоинство свободного режима - в том, что он устраняет лишние запросы на хэндовер и освобождает базовые станции и сеть от лишних работ по передаче вызова. В то же время он имеет возможность принять сигнал о необходимости трафика, направленного "вниз".

8.4.6. Инициализация вызова и запрос полосы

Физический уровень позволяет разместить поступающие вызовы в частотной радиополосе, предоставленной данной базовой станции. Процесс инициализации вызова используется не только на первоначальном этапе, но и периодически при работе подвижной станции для регулировки параметров, например, при временных сдвигах или изменениях уровня мощности.

В случае инициативы абонентской станции к базовой передается специальный запрос на инициализацию. (При входящей связи сигнал запроса на инициализацию не требуется.) Приняв сигнал запроса, базовая станция начинает процесс инициализации. Вначале генератором псевдослучайного кода с помощью циклического полинома формируется псевдослучайная последовательность. Всего для запроса предусмотрен набор из 256 кодов. Код — это последовательность бинарных символов с длиной 144 бита. Символы модулированы методом двоичной фазовой манипуляции (BPSK — Binary Phase Shift Keying). Для передачи этой последовательности используется 6 смежных подканалов с 24 поднесущими каждый. В качестве исходных данных для формирования псевдослучайного кода используется идентификатор соты U-ID — Cell. Значение самого кода зависит от момента обращения к генератору псевдослучайных чисел и от числа тактов формирования последовательности.

Базовая станция формирует три последовательности кодов:

• N — код процесса инициализации;
• M — код процесса периодической подстройки;
• L — код запроса полосы.

При начальной инициализации необходимы все три процесса.

Получив наборы кодов в соответствии с номером (идентификатором) базовой станции и картой распределения информации (UL-MAP), абонентская станция определяет местоположение наборов в сообщении, случайным образом выбирает один код из предложенного множества кодов и передает его назад к базовой станции.

Различные абонентские станции могут конкурировать за пропускную полосу, и их запросы могут прийти на базовую станцию одновременно. Базовая станция выбирает одну из них и посылает ей обратную информацию. В ответном сообщении размещаются полученный псевдокод, подканал и номер OFDDM-символа, в котором был передан этот код. Абонентская станция, приняв это подтверждение, подготавливается к принятию информации о выделяемом ресурсе. В следующем широковещательном сообщении передаются идентификатор соединения (CID — Connection ID) и идентификатор сервиса (SID — Service ID), необходимые для контроля параметры. Далее абонентская станция начинает процедуру аутентификации и регистрации.

С учетом возможности поступления одновременных вызовов, код, выбранный абонентской станцией, транслируется в двух последовательных символах. Этим гарантируется интервал времени, достаточный для разрешения конфликта. В случае большой вероятности многих вызовов указанный интервал увеличивают с помощью посылки четырех последовательных сообщений.

Если передается сообщение периодической подстройки параметров, то оно передается в одном символе. Сообщение запроса полосы указывает либо номер полосы, либо специальный код.