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課程參與度之評估方式. 上課時必須專心聽講,跟上進度,參與討論 扣分項目 玩線上遊戲一次扣 1 分 玩手機一次扣 1 分 睡覺一次扣 1 分 聊天一次扣 1 分 無法回答老師提出的問題一次扣 1 分 加分項目 主動回答老師的問題一次加 2 分 找出老師程式中的錯誤一次加 1 分 修正老師程式中的錯誤一次加 4 分. 無線通訊網路 CH06 WiMAX. 鄧姚文. 大綱. WiMAX 概述 IEEE 802.16 規格 IEEE 802.16 之媒介存取控制層 IEEE 802.16 之實體層 IEEE 802.16 排程服務
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課程參與度之評估方式 • 上課時必須專心聽講,跟上進度,參與討論 • 扣分項目 • 玩線上遊戲一次扣1分 • 玩手機一次扣1分 • 睡覺一次扣1分 • 聊天一次扣1分 • 無法回答老師提出的問題一次扣1分 • 加分項目 • 主動回答老師的問題一次加2分 • 找出老師程式中的錯誤一次加1分 • 修正老師程式中的錯誤一次加4分
無線通訊網路CH06 WiMAX 鄧姚文
大綱 WiMAX概述 IEEE 802.16 規格 IEEE 802.16 之媒介存取控制層 IEEE 802.16 之實體層 IEEE 802.16 排程服務 省電機制 移動存取
WiMAX概述 • WiMAX • Worldwide Interoperability for Microwave Access • WiMAX Forum • 2001 年 4 月 • Ensemble Communications, Harris Corp., CrossSpan, Nokia • 參考 • IEEE 802.16 WMAN • ETSI HiperMAN
6.2 IEEE 802.16 規格 LMDS: Local Multipoint Distributed Service MMDS: Multipoint Multi-channel Distributed System
6.3 IEEE 802.16 之媒介存取控制層 SDU: Service Data Unit PDU: Protocol Data Unit MAC: Media Access Control Service-Specific Convergence Sublayer CS Common Part Sublayer CPS Security Sublayer SS PHY: Physical Layer
6.3 IEEE 802.16 之媒介存取控制層 • 聚合子層(CS) • 分類(Classification) • SDU 切割成 PDU • Service Flow 服務流 • Connection ID 連線識別碼 • QoS服務品質 • 檔頭壓縮(Payload Header Suppression, PHS) • 減少重複的 Header
6.3 IEEE 802.16 之媒介存取控制層 • 共通子層(CPS) • MAC 核心層 • 常見的 MAC 功能 • 連線建立及維護 • 客戶端的頻寬請求與配置 • 資料服務排程 • 省電機制
6.3 IEEE 802.16 之媒介存取控制層 • 安全子層(SS) • 提供加密方式保護用戶端和基地台之間傳輸的隱私性 • 利用認證金鑰交換協定避免資料遭竊取 • 包含數位認證金鑰管理協定 • 強化傳輸的安全性。
6.4 IEEE 802.16 之實體層 • 實體層 • Physical layer, PHY • 負責和上層 MAC 資料訊號轉換 • 無線裝置傳送、接收 • 遠距離無線存取 • 無線頻譜存取 • 資料編碼 • 調變
6.4.1 IEEE 802.16 之實體層雙工方式 • 分時雙工 • Time-Division Duplex, TDD • 分頻雙工 • Frequency-Division Duplexing, FDD
6.4.1 IEEE 802.16 之實體層雙工方式 • 分時雙工 • 上傳(Uplink) • 下載(Downlink) • 一段時間內單獨提供上傳的資料傳送,另一段時間內則會單獨提供下載資料傳送,兩段時間轉換時會有一小段時間作為訊號發射接收轉換間隔(Transmit/Receive Transition Gap, TTG)與發射接收轉換間隔(Receive/Transmit Transition Gap, RTG),以確保訊號正常收發切換。
6.4.1 IEEE 802.16 之實體層雙工方式 • 分頻雙工 • 將可用的頻段分成兩段分別提供上傳及下載
6.4.2 實體層之常見規格 • IEEE 802.16 訊框長度 Frame Duration • 5 ms • 10 ms • 20 ms • OFDM • Orthogonal Frequency Division Multiplexing • 正交分頻多工 • OFDMA • Orthogonal Frequency Division Multiple Access • 正交分頻多工接取
6.4.3 調變機制 • 訊框內的控制訊息必須以低調變編碼 • FCH, DL MAP, UL MAP • QPSK
6.5 IEEE 802.16 排程服務 • 為什麼不用 CSMA/CA • 基地台 Base Station, BS • 主控頻寬配置、排程 • 集中控管
6.5.1 頻寬請求機制 • 在 IEEE 802.16 規定中,當用戶端的資料要傳送時,須經基地台許可授予頻寬 • 待基地台認可並授權後,基地台在訊框(Frame)中指示行動用戶端,在特定時間及頻段完成資料傳輸 • 兩種方式傳遞 • 使用特定的 MAC 訊息發出頻寬請求(Standalone ) • 透過資料傳遞附加的方式夾帶頻寬請求(Piggyback)
6.5.1 頻寬請求機制 • 基地台和行動用戶端之間的頻寬請求互動可以透過三種不同的方式 • 非懇求頻道授權(Unsolicited Bandwidth Grant) • 輪詢(Polling) • 競爭程序(Contention Procedure)
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 即時性(Real-Time)服務 • 在容許的延遲時間內成功傳送或接收 • 非即時性(Non-Real-Time)服務 • 需要滿足最低傳送速率 • 資料流->服務流,每一種服務流一種服務型態 • 免經請求之服務 UGS • Unsolicited Grant Service • 即時之輪詢服務 rtPS • Real time Polling Service • 非即時之輪詢服務 nrtPS • Non-real-time Polling Service • 盡力式傳輸 BE • Best Effort
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 免經請求之服務(UGS) • 支援固定大小、固定傳輸週期之資料封包的即時性(Real-time)資料流 • 專線 T1/E1 服務或無訊號期間不做壓縮的VoIP
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 即時之輪詢服務(rtPS) • 支援可變動大小、固定傳輸週期之資料封包的即時性(Real-time)資料流 • 影音資料流(Moving Pictures Experts Group, MPEG)等
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 非即時之輪詢服務(nrtPS) • 支援具有容忍性延遲(Delay Tolerant)、可變動大小之資料封包的資料流 • 通常有最低傳輸速率的限制 • 檔案傳輸服務(File Transmission Protocols, FTP)等
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 盡力式傳輸服務(BE) • 無最低要求 • 無最低速率 • 無最大延遲 • HTTP(Hyper Text Transmission Protocol) • 有剩餘頻寬時,才傳輸
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 延伸之即時輪詢服務(ertPS) • 結合 UGS 和 rtPS兩者的特性 • 可免去頻寬請求便可獲得頻寬(UGS) • 可支援動態頻寬變更請求(rtPS) • 具代表性的服務為 • 無訊號期間有壓縮的 VoIP 服務 • 不侷限於規律的輪詢 • 可以透過頻寬請求機制改變傳送頻寬
6.5.2 服務品質保證(Quality of Service, QoS) • 最高承載速率 MSTR • Maximum Sustained Traffic Rate • 最低保有速率 MRTR • Maximum Reserved Traffic Rate • 最大延遲等待 • Maximum Latency
6.6 省電機制 • 在 IEEE 802.16e 標準中訂定了三種的省電類別(Power Saving Class, PSC),每種省電類別適用於不同型態的資料流 • 目標是維持該服務品質的需求外並減少不必要的電量耗損 • 清醒模式 Awake Mode • 閒置模式 Idle Mode • 睡眠模式 Sleep Mode
6.6 省電機制 • 類別 (一) 適用於非即時性的資料流 • nrtPS或 BE • 通常資料流的資料到達時間不固定
6.6 省電機制 • 類別 (二) 適用於即時性的資料流 • UGS 或 rtPS資料流 • 這些資料流的資料通常到達時間具週期性且資料量穩定,同時具有嚴格的延遲時間限制 • 本類別的睡眠時間具固定長度的規律性 • 不同於前類別,當行動用戶端在監聽時間收到基地台通知時,行動用戶端不會結束省電類別,而是在監聽時間內將資料傳/收完畢
6.6 省電機制 • 類別 (三) 適用於連線管理、定期測距(Periodic Ranging)及群播服務等應用 • 資料流量變化差異性大,資料延遲性嚴格, • 指定睡眠時間的長度 • 睡眠週期只執行一回 • 睡眠時間結束後立即結束省電模式
6.7 移動存取 Mobility Access • IEEE 802.16e • 簡單移動存取 Simple Mobility Access • 硬換手(Hard-Handoff) • 適用於步行、市區行車 • 時速 60 公里至 120 公里時,只要漏失的封包數目控制在一定範圍內,可確保傳輸不中斷
6.7 移動存取 • 完全行動存取 Full Mobility Access • 軟換手(Soft-Handoff) • 使用戶端移動的高於時速 120 公里,仍可完成連線存取。