IEEE 802.22 WRAN
?
стандарт
беспроводных региональных сетей, описывающий двухуровневую архитектуру (уровень
PHY
и уровень
MAC
) с многоточечным (point-to-multipoint) соединением. Сеть предназначена как для работы с профессиональными фиксированными базовыми станциями, так и с портативными (либо фиксированными) пользовательскими терминалами (модемы). Обмен данными по стандарту производится на ≪свободных≫ частотах
ОВЧ
/
УВЧ
(VHF/UHF) телевизионного вещания. По утверждению разработчиков, сеть в основном предназначена для использования в малонаселённых пунктах, а также сельской местности, где вероятнее всего будет достаточное количество свободных каналов в рабочей полосе частот стандарта.
В ответ на
уведомление относительно предлагаемых правил
(NRMP), опубликованное
федеральной комиссией по связи
(FCC) США, в мае 2004 года была сформирована рабочая группа IEEE 802.22 по беспроводным региональным сетям в октябре 2004 года. Проект формально называется
стандарт для беспроводных региональных вычислительных сетей (WRAN) ? специфические требования ? часть 22: спецификации управления доступом к среде (
MAC
) и физическим уровнем (
PHY
): правила и порядок работы в телевизионных диапазонах
и сосредоточен на построении последовательной, национальной фиксированной
точки-многоточки
WRAN, которая будет использовать ТВ UHF / VHF диапазоны между 54 и 862 МГц. Отдельные телевизионные каналы, а также защитные полосы этих каналов планируется использовать для связи в IEEE 802.22.
Институт инженеров по электротехнике и электронике
(IEEE) совместно с FCC придерживался централизованного подхода к открытию доступного спектра. В частности, каждая
базовая станция
(БС) будет оснащена приемником
GPS
, который позволит сообщать о её местоположении. Эта информация будет отправлена обратно на
централизованные серверы
(в США они будут управляться FCC), который будет отвечать с информацией о доступных бесплатных телевизионных каналов и охранных полос в районе БС. Другие предложения допускают только локальное зондирование спектра, когда БС сама решает, какие каналы доступны для связи. Предусматривается также сочетание этих двух подходов. Устройства, которые будут работать в полосе белого пространства телевизора (TVWS), будут в основном двух типов: фиксированные и персональные/портативные. Стационарные устройства будут иметь возможность
геолокации
со встроенным устройством GPS. Фиксированные устройства также связываются с
центральной базой данных
для идентификации других передатчиков в области, работающей в TVWS. Другие меры, предлагаемые FCC и IEEE для предотвращения помех, включают динамическое зондирование спектра и динамическое управление мощностью.
Первоначальный стандарт проекта 802.22 определяет, что сеть должна работать в точечно-многоточечном базисе (
P2MP
). Система будет сформирована
базовыми станциями
(BS) и
абонентским оборудованием
(CPE). Абонентское оборудование соединяется с базовой станцией через беспроводную связь.базовая станция будет контролировать промежуточный доступ между абонентами, подсоединенными к ней.
Одной из ключевых особенностей базовых станций WRAN является то, что они будут способны выполнять зондирование. Это означает, что абонентское оборудование будет воспринимать спектр и будет отправлять периодические отчеты базовой станции, информируя её о том, что у них сейчас происходит.
Физический слой должен быть в состоянии адаптироваться к различным условиям и также должен быть гибким при переходе от канала к каналу, без ошибок и потерь передавать данные абонентам. Эта гибкость также необходима для того, чтобы иметь возможность динамически регулировать полосу пропускания, модуляцию и схемы кодирования.
Ортогональный частотный множественный доступ
(OFDMA) будет схемой модуляции для передачи сигналов восходящим и нисходящим каналам связи. С OFDMA будет возможно достигнуть быстрого приспособления, необходимого базовым станциям и абонентам. При использовании только одного канала (канал имеет полосу пропускания 6
МГц
, в некоторых странах она может быть 7 или 8 МГц) приблизительная максимальная скорость передачи данных составляет 19 Мбит/с на расстоянии 30 км. Достигнутой скорости и расстояния не достаточно для того чтобы выполнить требования стандарта. Соединение каналов решает эту проблему. Соединение каналов заключается в использовании более одного канала для ≪получения\отдачи≫ (Tx / Rx). Это позволяет системе иметь более высокую пропускную способность, что отражается на производительности системы.
Этот слой будет основан на
когнитивном радио
. Он также должен быть в состоянии динамически адаптироваться к изменениям в окружающей среде, воспринимая спектр. Слой MAC будет состоять из двух структур: Фрейм и Суперфрейм. Суперфрейм будет образован множеством кадров. Суперфрейм будет иметь заголовок элемента управления superframe (SCH) и преамбулу. Они будут посланы базовой станиции в каждом канале, что позволяем передать сигнал и не вызывать помехи. Когда абонентское оборудование включено, оно проанализирует спектр, узнает, какие каналы доступны, и получит всю необходимую информацию для присоединения к базовой станции.
Абонентским оборудованием измеряется 2 различных типа спектра: внутриполосное и внеполосное. Внутриполосное измерение состоит в считывании фактического канала, который используется базовой станцией и клиентом. Внеполосное измерение будет состоять в считывании остальных каналов. Слой MAC выполнит 2 разного вида считывания внутриполосных или внеполосных измерений: быстрое и отличное. Быстрое считывание происходит быстрее, чем 1мс на каждый канал. Это считывание выполняется абонентским оборудованием и базовой станцией, и базовая станция, собрав всю информацию, решит, что нового нужно сделать. Отличное считывание занимает больше времени (приблизительно 25мс на канал и больше) и оно основано на предыдущем быстром считывании.
Эти чувствительные механизмы в первую очередь используются для определения того, существует ли действующий передатчик и необходимо ли избегать вмешательства в него.
Для выполнения надежного зондирования в базовом режиме работы на одной полосе частот, как описано выше (режим ≪прослушивание перед разговором≫), необходимо выделить тихое время, при котором передача данных не разрешена. Такое периодическое прерывание передачи данных может ухудшить качество когнитивных радиосистем. Эта проблема решена альтернативным режимом работы, предложенным в IEEE 802.22 под названием динамическая
скачкообразная перестройка частоты
(DFH), где передача данных систем WRAN выполняется параллельно с зондированием спектра без прерывания.
Поддерживается только алгоритм шифрования
AES
-
GCM
с проверкой подлинности
.
EAP-TLS
или
EAP-TTLS
должны использоваться для
аутентификации
и создания ключа шифрования. IEEE 802.22 определяет профиль сертификата
X. 509v3
, который использует расширения для аутентификации и
авторизации
устройств на основе информации, такой как изготовитель устройства,
MAC-адрес
и идентификатор
FCC
(сертификат изготовителя/ServiceProvider, сертификат CPE и сертификат BS, соответственно).
Это может позволить блокировать клиента, где провайдеров отказал в доступе к сети для устройств, которые не были проверены производителем из сети поставщиков (то есть устройство должно обладать закрытым ключом сертификата X. 509 с
цепочкой доверия
, ведущей к
центру сертификации
производителя, которого принимает поставщик сети), не похоже на
блокировку SIM
в современных сетях
сотовой связи
и
DOCSIS
≪тестеры сертификата≫ в кабельных сетях.
- Назначение:
широкополосный беспроводной доступ к Интернету для сельской местности.
- Ядро:
технология когнитивной радиопередачи, предназначенная для безлицензионного использования частот телевизионного диапазона.
- Целевая аудитория:
промышленность, правительство и управляющие органы, академические организации, провайдеры.
- Проекты:
IEEE 802.22.1, IEEE 802.22.2
- Портативность:
можно использовать в движении до 114 км/ч
- Топология сети:
многоточечная (
Точка-многоточка
)
- Радиус зоны покрытия:
10-100 км (для фиксированной базовой станции и модема)
- Максимальная скорость:
до 22 Мбит/с
- Мощность излучения:
4 Вт (под мощностью излучения понимается
эффективная изотропно излучаемая мощность
, EIRP)
- Антенны:
на базовой станции используется ненаправленная (либо секторная) приемопередающая антенна, а на стороне абонента направленная антенна с 14
дБ
подавлением заднего лепестка; помимо этого, есть ненаправленная антенна для сканирования частотного диапазона (
когнитивная радиосвязь
).
- Гео-позиционирование:
GPS
или наземное (необходимо для функционирования системы).