1 / 45

WiBro System

2007. Sensor Network. WiBro System. Min Kyu Han Multimedia Communications Laboratory Hankuk University of Foreign Studies April 18, 2007. Contents. Wibro Conecept WiBro MAC Layer Standard WiBro Service. WiBro Concept. Portable Internet Service ( WiBro ) is to provide a high data rate

tasha
Download Presentation

WiBro System

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 2007 Sensor Network WiBro System Min Kyu Han Multimedia Communications Laboratory Hankuk University of Foreign Studies April 18, 2007

  2. Contents • Wibro Conecept • WiBro MAC Layer Standard • WiBro Service

  3. WiBro Concept

  4. Portable Internet Service (WiBro) is to provide a high data rate • wireless internet access with PSS (Personal Subscriber Station) • under the stationary or mobile environment, anytime and anywhere. Definition Reference • “Portable Internet” was named as 『WiBro』. (End of April, 2004) • WiBro : Wireless Broadband Mobility High Data Rate WiBro Low Cost Anytime, Anywhere What is “WiBro”?(1/2)

  5. What is “WiBro”?(2/2) 여러명의 사용자가 동시에 인터넷 서비스를받을 수 있도록, OFDMA-TDD 사용(다중접속 방식지원) 사용자에게 인터넷 서비스를 안정적으로 제공하기 위해기지국과 단말기에 여러 개의안테나를 장착하는 MIMO 기술 지원 Wibro 이동중 고속데이터 서비스 지원  OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing) 신호전송 방식 지원

  6. HPi Service Mobility (Nomadic User) Low Cost High Tx Capacity WiBro Service Positioning • Strong needs to High Speed Portable Internet: • Easy connectivity: anywhere and anytime internet access • High-speed Data: about high-speed wireline internet • Low mobility: nomadic ~ medium-speed mobile user • Terminal : notebook, handheld PC, PDA, smart phone, etc. • WiBro Service Positioning Tx Rate High-Speed Internet 4G Mobile Communication Wirelss LAN HPI 3G Mobile Communication Fixed Mobile Low Mobility Mobility

  7. WiBro and IEEE 802.16 • Fixed Wireless (IEEE Std.802.16-2004):IEEE Standard 802.16-2004 published on 1 Oct.2004. • “IEEE Standard for Local and metropolitan area networks :Air Interface for Fiexed Broadband Wireless Access System” • Mobility Support Enhancement(P802.16e/D12) • WiBro Specification • Subset of Consolidated version of “IEEE Std. 802.16-2004 + P802.16e/D12+P802.16-2004/Cor/D5.” • IEEE P802.16e/D7 : Combined Fiexed and Mobile Operation in Licensed Bands below 6GHz • IEEE P802.16-2004/Cor/D2 : WiBro Air Interface Specification is fully compatible • IEEE Std. 802.16-2004 : OFDM, OFDMA PHY mode with IEEE 802.16 MAC

  8. Public IP Network WiBro System Architecture PSS: Personal Subscriber Station RAS: Radio Access Station ACR : Access Control Router NMS: Network Management System HA AAA Service provider’s IP Network Interface Reference Point Uh: PSS-RAS (Defined in WiBro Specification) Ah: RAS-ACR Ph: ACR-ACR Ih: ACR-INTERNET FA Ih Ih NMS(O&M) ACR ACR Ph MobileIP Ah W-LAN AP Ah Seamless handover (if MIP supported) RAS RAS Uh Uh W-LAN Inter RAS Handover Inter ACR Handover PSS PSS PSS PSS = MSS/MS in 802.16e RAS + ACR = BS in 802.16e

  9. Network Reference Model – WiBro & IEEE 802.16e • IEEE 802.16e • BS : Base Station, ASA Servers : Authentication & Service Authorization Server • TTA • U-IF : TTA 표준화 규격, I-IF : IETF 표준화 규격, A-IF & IR-IF : 비표준규격

  10. WiBro Design Concept • OFDMA/TDD • OFDM & OFDMA advantages • Robust against multipath delay spread • No intra-cell interference (orthogonal multiple access) • High degree of freedom in resource allocation • TDD • Flexible DL and UL resource allocation (time zone) according to traffic request BS 1 Cell 1

  11. WiBro Design Concept • Adaptive Modulation and Coding (AMC) • For high spectral efficiency (high data rate) • High SNR(Signal-to-noise ratio)  High order modulation and high rate coding  High spectral efficiency • Based on user channel measurement feedback • Fast feedback in dedicated physical channel • CQI (Channel Quality Indication) • RSSI (Received Signal Strength Indication) BS 1 BS 2 QPSK 1/12 rate 64QAM 4/5 rate Cell 2

  12. MAC MAC PHY PHY • Hybrid ARQ • Fast physical layer retransmission • Soft combining and Incremental redundancy • Overcome link adaptation error (AMC) • Robust to channel and interference fluctuation • Higher target FER at PHY (ex. FER 1% 10%) Lower operating SINR (ex. SINR 6 dB  4 dB) Capacity gain MS BS Packets Typical ARQ at Layer 2 ACK/NAK MAC PDU #1 MAC PDU #2 MAC PDU #2 MAC PDU #1 MAC PDU #2 MAC PDU #2 Hybrid ARQ at Layer 1 PHY #1 PHY #2 PHY #3 PHY #4 PHY #3 PHY #5 PHY #1 PHY #2 PHY #3 PHY #4 PHY #3 PHY #5 PHY PHY Fast retx Soft bit combing and IR decoding

  13. Internet packet traffic • Highly bursty • Packet-switch mode  Statistical multiplexing gain • Centrally controlled Resource Allocation by Base Station:MAP-based dynamic BW allocation  Dynamic burst allocation

  14. Service Classes • Real-time service • Definition: Service which imposes delay constraints while requiring the guaranteed resource allocation during the session. • Examples: audio/video streaming, interactive game • Non-real-time service • Definition: Service which does not impose any delay constraints while requiring the guaranteed resource allocation during the session. • Examples: FTP, Multimedia mail, chatting, e-commerce • Best-effort Service • Definition: Service which does not impose any delay constraints while requiring no guaranteed resource allocation during the given service. • Examples: Web browsing, e-mail

  15. PSS Requirements & Parameters • Power saving function • PSS shall support a power saving function to minimize the power consumption. • Mobility support • PSS shall support IP-based seamless service when it moves to another cell. • Multicast/Broadcast • PSS shall be able to receive multicast/broadcast data transmitted from the network. • Interworking with other networks • PSS shall be able to provide an appropriate method to control the connection when interworking with other networks. • Authentication and Security • MSS shall support the authentication /security protocol based on EAP. If necessary, the PKI-based protocol shall be supported. • Various cryptographic functions shall be provided.

  16. System Comparision

  17. Frame Structure • Frame configuration • 42 OFDM symbols (5 ms) • DL subframe: minimal set • Preamble (1 symbol) + PUSC zone (more than 2 symbols) + Diversity zone + Band AMC zone • UL subframe • Control zone (3 symbols) + Diversity zone + Band AMC zone • Flexible DL and UL partitioning in time • DL traffic : UL traffic = 12:24, 18:18, 24:12, 30:6, etc • Synchronized operation • To avoid interference between DL and UL of different cells • Dynamic zone allocation in a frame • Diversity : Band AMC • BS can change the DL:UL ratio and zone configuration every frame • Separate UL control time slots • Ranging channel, Fast feedback channels, HARQ ACK channels

  18. OFDM의 필요성 • OFDM은 여러 개의 저속의 부 채널을 사용하여 고속의 데이터를 동시에 병렬 전송하는 방식임. • 효율적인 자원(대역폭) 사용이 가능함.

  19. OFDM의 필요성 • Orthogonality • ∆f = 1/T 의 정수배를 주파수로 갖는 정현파들은 T구간 동안 서로 직교함

  20. OFDMA Scheme • Multiple user signals are multiplexed by unit of subchannel in the same OFDM sysmbols

  21. WiBro MAC Layer Standard(Service-Specific Convergence Sublayer)

  22. CS SAP Service Specific Convergence Sublayer (CS) MAC SAP MAC Common Part Sublayer (MAC CPS) MAC Privacy Sublayer PHY SAP Physical Layer (PHY) PHY MAC Layer Function • Convergence SubLayer(CS) • 외부 IP망 CS SAP, • MAC SAP  CS SAP를통하여수신된 MAC SDU(Service DataUnit) 데이터를 변환/매핑해 주는역할을 수행한다. • MAC CPS • 시스템 접속과 과련된 역할 수행 • 대역폭 할당, 연결 설정/관리 • 특정 MAC 연결들의 QoS 관리, ARQ 기능, 스케쥴링 및 MAC P여구성 등. • Privacy Sublayer • 단말 인증, 키 분배, 데이터 암호화를 수행

  23. MAC SDU 구조 • IP 패킷 기반 프로토콜 계층의 PDU는 다음과 같이 MAC SDU를 형성한다. • PHSI ‘0’ : 패킷 PDU의 header를 압축하지 않음. • PHSI  otherwise : 패킷 PDU의 header 압축에 사용한 압축 규칙을 가리키는 식별자 *PHSI : Payload Header Suppression Index

  24. Packet Classification(1) 해당 Packet에 대한 QoS를 제공

  25. Packet Classification(2) • CS는 IP 패킷 기반 프로토콜 계층으로부터 수신되는 모든 IP 패킷을 분류하는 패킷 분류기를 갖는다. <단말에서 기지국> <기지국에서 단말>

  26. WiBro MAC Layer Standard(MAC Common Part Sublayer)

  27. Addressing & Connections • Connections (단말과 기지국 사이 : DL,UL) • Basic Connection • 기지국의 MAC이나 단말의 MAC에서 긴급 MAC 관리메시지들을 교환할 때 이용한다. • Primary Management Connection • 기지국의 MAC과 단말의 MAC이 좀더 긴 지연을 허용하는 MAC 관리 메시지들을 교환 할 때 이용한다. • Secondary Management Connection • 기지국과 단말의 표준 기반 메시지를 전송할 때 이용한다. • DHCP, TFTP, SNMP Msg등 • Secondary Management Connection에서 전달되는 메시지들은 packing 이나 fragment될 수도 있다. • 각 Connection pair(DL,UL)은 항상 동일한 CID 값이 할당된다.

  28. CID & MAP • Connection Identifier (CID) • RAS와 PSS의 MAC 계층 내의 동등한 peer들에 대하여 connection을 식별하는 단방향의 MAC 계층 주소. • CID는 connection과 연관된 service flow의 QoS parameter들을 정의하는 service flow identifier(SFID)와 대응됨 • MAP • DL/UL 상에서 Burst의 symbol offset 및 subchannel offset과 할당된 자원인 symbol 개수 및 subchannel 개수를 정의하는 MAC 계층 메시지 • Downlink Map(DL-MAP), Uplink MAP(UL-MAP)

  29. Wibro System Frame Strucuture & Processing Time • RAS의 MAC CPS(Common Part Sublayer) 에서 단말이 대역폭(Bandwidth)를 요구하면 대역폭을 할당해주고, 단물은 대역폭에 데이터를 보내기 시작한다. • MAP은 DL-BURST와 UL-BURST내의 각 요소들을 지정하는 인덱스와 같은 역할을 수행한다. • 단말은 MAP을 해석하여 자신에게 할당된 대역폭이 있음을 확인하 후, MAP이 지시하고있는 대역폭 할당구간에 데이터를 전송하게 된다. 모뎀/RF 송신지연 시간 모뎀/RF 수신 지연 시간 단말 처리시간 MAP DL BURST UL BURST 단말에 대한 대역폭할당 구간

  30. Resource Allocation

  31. MAC PDU( Protocol Data Unit) • MAC PDU Format • Generic MAC Header Format • HT: Header Type = 0 or 1 • 0 : Generic MAC Header • 1 : Bandwidth Request Header • EC: Encryption Control • ESF: Extend Subheader Field • CI :CRC Indicator • EKS : Encryption Key Sequence • HCS : Header Check Sequence Generic MAC Header Payload(optional) CRC(optional)

  32. MAC PDU( Protocol Data Unit) • HT = 0, EC=0 or 1

  33. MAC PDU( Protocol Data Unit) • HT = 1, EC=0 or 1

  34. MAC PDU( Protocol Data Unit) • MAC Signaling header type • 이 형식은 UL에서만 사용하며, MAC 헤더 뒤에 어떤 MAC PDU 페이로드나 CRC도 붙지 않는다. • Bandwidth request header • 헤더 타입 I의 MAC Signaling header • CID는 상향 대역을 요구하는 대상 연결을 지시한다. • 대역폭 요구 필드는 요구되는 바이트의 수를 나타낸다.

  35. PDU 구성의 예

  36. WiBro Service

  37. WiBro Service : KT • 서비스 명 : KT WiBro • 서비스 내용 • 2006년 3월 시범 서비스 • 2006년 6월 상용 서비스 실시(수도권 일부 지역) • 2007년 4월 서울 전역으로 확대 (현 가입자 3000명) • 속도 • DL(18Mbps), UL(5Mbps) • 이동성 • 60Km • KTF iPulg와 서비스 결합 • 관련 컨소시엄: 삼성전자(시스템 분야), 쏠리테크, 기산텔레콤, 티아이, 위다스, 영우통신(이상 중계기 분야)

  38. WiBro Service Business Model : KT • 고속 무선 인터넷의 장점을 사려 멀티미디어/컨버젼스 형 수익 모델 개발 • 기존 서비스와의 결합을 통해 소비자 이용 편익 증대 및 수익 창출 극대화 기존 인프라 및 초고속 인터넷 축적 기술 활용 유선(이동성 요구) + 무선 (광대역 요구)  결합 서비스 기존 유무선 컨텐츠 + 다양한 인터넷 서비스  멀티미디어, 3D 등 다양한 결합 상품으로 업그레이드

  39. Communication- 커뮤니티 • 양방향 대용량특성을 살린 멀티미디어 기반의 커뮤니티 환경과 All-IP 기반의 P2P 기능을 활용한 다양한 데이터 생성/고유 서비스를 제공 가능함

  40. Data Services - 검색 • 유선 기반 컨텐츠의 변환/활용이 용이하여 단말기 UI 및 WiBro 특성을 바탕으로 풍부한 컨텐츠를 편리하게 이용할 수 있음

  41. Media - 게임 • 대용량 멀티미디어 컨텐츠를 실시간/양방향으로 1:1, 1:N, 게임형 교육 형태로 언제 어디서나 편리하게 사용 가능함

  42. Commerce - 교육 • 대용량 멀티미디어 컨텐츠를 실시간 양방향으로 1:1, 1:N, 게임형 교육 형태로 언제 어디서나 고객이 편리하게 사용 가능함

  43. Wibro Service : SKT • 2007년 4월 부터 시범 서비스 실시 • 시범 서비스 내용 • 신촌 등의 서울 지역 대학가 중심으로 Hot-Zone 지역 • 장비 안정성 점검 중심으로 진행 • 향후 서비스 방향 • 6월부터 서울시 전체로 확대 서비스 시행 • 2009년 까지 단계적으로 서비스 지역 확대 • WiBro와 HSDPA 혼합 서비스 • 관련 컨소시엄 : 삼성전자, SK텔레시스(시스템 분야), 쏘리테크, SK텔레시스, 이트로닉스(중계기 분야)

  44. 휴대인터넷 관련 이동 사업자 서비스 개요

  45. WiBro Service의 문제점 • 단절 현상으로 인한 Packet Loss • 802.16e의 Hard Handover 방식 이용 • Handover 과정에서 Home Agent가 ACK msg를 받지 못함 • 타 기술과 비교하여 이동성이 떨어짐 • HSDPA가 250Km/h를 보장하는데 반하여 WiBro는 60Km/h정도로 제한됨 • QoS가 제한적 • ISM 대역폭 사용 • 지역에 따라 서비스 질적 차이가 큼 • 현재 진행되는 시범 서비스의 경우 HSDPA와의 혼합 방식이 이용됨

More Related