La tecnología de red WiAMX en Europa
HIPERLAN/2 fue desarrollada por el ETSI europeo para satisfacer las necesidades del futuro acceso a Internet y servicios de datos multimedia de banda ancha. Una nueva generación. de estándares de tecnología LAN inalámbrica. Funciona en la banda de frecuencia de 5 GHz y utiliza OFDM como capa física, por lo que puede resistir eficazmente la interferencia multitrayecto y aumentar la velocidad de datos. Además, debido a que utilizan la misma capa física que 802.11a, pueden compartir algunos de los mismos componentes, lo que reduce significativamente los costos del sistema.
Una breve introducción a las características y estructura de la pila de protocolos de HiperLAN/2.
Palabras clave: LAN inalámbrica HiperLAN/2
1, Antecedentes
Hasta ahora, las redes inalámbricas son más o menos similares a las redes celulares basadas en diferentes estándares, como como GSM y AMPS. Se utilizan principalmente para respaldar servicios de voz, aunque algunos también admiten servicios de datos a tarifas más bajas. Se están desarrollando servicios de datos inalámbricos capaces de satisfacer los requisitos de acceso a Internet. En el entorno LAN, muchos proveedores ofrecen productos LAN inalámbricos basados en 802.11, que pueden proporcionar un ancho de banda de 1 mbit por segundo a 11 mbit por segundo. A medida que los precios bajen, la WLAN se convertirá en una alternativa al acceso fijo a Ethernet. Para satisfacer las necesidades de las redes futuras, se está desarrollando la combinación de LAN inalámbrica y redes celulares. Estos requisitos incluyen compatibilidad con QOS y seguridad, compatibilidad con conmutación entre LAN y WAN y cumplimiento de un gran ancho de banda para aplicaciones de datos y video. Este artículo presentará la tecnología LAN inalámbrica de próxima generación HiperLAN/2.
2.Red iperLAN/2
Los terminales móviles (MT) pueden comunicarse con puntos de acceso a través de la interfaz aérea definida por HiperLAN/2. También pueden comunicarse directamente dos terminales móviles (MT). Los usuarios de MT pueden moverse libremente en la red HiperLAN/2, lo que garantiza que los usuarios de MT obtengan el mejor rendimiento de transmisión posible. Después de conectarse a la red HiperLAN/2, el MT se comunica con un solo punto de acceso (AP) a la vez. El AP garantiza que la red inalámbrica se configure automáticamente y tenga en cuenta los cambios en la topología de la red inalámbrica.
3. Características de la red HiperLAN/2
Las características generales de la tecnología HiperLAN/2 son:
3.1 Transmisión de alta velocidad
HiperLAN/ 2 La velocidad de transmisión es alta, la capa física alcanza los 54M bits y la tercera capa alcanza los 25M bits por segundo. HiperLAN/2 utiliza un enfoque modular llamado Multiplexación Digital de Frecuencia Ortogonal (OFDM) para transmitir señales analógicas. OFDM es muy eficaz en entornos de tiempo compartido. El nuevo protocolo MAC basado en la capa física adopta un método de multiplexación dinámica por división de tiempo para hacer el uso más eficiente de los recursos.
3.2 Mecanismo orientado a la conexión
En la red HiperLAN/2, los datos se transmiten a través de la conexión establecida entre el MT y el AP. Las conexiones en la interfaz aérea están multiplexadas por división de tiempo. Hielan/2 tiene dos tipos de conexiones: punto a punto y punto a multipunto. Punto a punto es bidireccional y punto a multipunto es de AP a MT.
3.3 soporta QOS
HiperLAN/2 puede soportar directamente QOS porque tiene funciones orientadas a la conexión. A cada conexión se le puede asignar una QOS determinada, como ancho de banda, retardo, fluctuación de retardo, tasa de error de bits, etc. Esta alta tasa de transferencia y soporte QOS facilitarán la transmisión simultánea de muchos tipos diferentes de flujos de datos, como video, voz y datos.
3.4 Asignación automática de frecuencia
En las redes HiperLAN/2, no se requiere la compilación manual de frecuencias como en las redes celulares. El punto de acceso inalámbrico AP de HiperLAN/2 puede seleccionar automáticamente el canal inalámbrico para la transmisión de datos dentro de su área de cobertura. El AP monitorea los AP vecinos y otros recursos inalámbricos y selecciona el canal inalámbrico apropiado en función del canal utilizado y los canales utilizados por otros AP, reduciendo así la interferencia.
3.5 admite seguridad
La red HiperLAN/2 admite autenticación y cifrado. AP y MT pueden autenticarse entre sí para garantizar el acceso autorizado a la red (desde la perspectiva del AP) o el acceso a un operador de red válido (desde la perspectiva del MT). La autenticación requiere una funcionalidad de soporte, que estará fuera del alcance de las redes HiperLAN/2. Los datos de los usuarios conectados también se pueden proteger mediante cifrado para evitar escuchas ilegales.
3.6 admite movilidad
MT se asegurará de enviar y recibir datos desde el AP más cercano. Más precisamente, MT utiliza el AP con la mejor señal inalámbrica midiendo la relación señal-ruido. Por lo tanto, a medida que el MT se mueve, cuando el MT detecta que hay un AP con mejor rendimiento de transmisión inalámbrica que el AP utilizado actualmente, el MT solicitará cambiar al nuevo AP y todas las conexiones establecidas se transferirán al nuevo AP. mientras el MT permanezca en la red HiperLAN/2, la comunicación puede continuar. Algunos paquetes pueden perderse durante la entrega. Si el MT sale de la cobertura de la red por un período de tiempo, el MT perderá todo contacto con la red NiperLAN/2 y se liberarán todas las conexiones.
3.7 Independencia de la red y las aplicaciones
La pila de protocolos de HIPERLAN/2 tiene una gran flexibilidad y se puede adaptar a una variedad de tipos de redes fijas. Por lo tanto, la red HIPERLAN/2 se puede utilizar como una subred de acceso inalámbrico para Ethernet conmutada o como una red de acceso para redes celulares de tercera generación, y este acceso es completamente transparente para los usuarios por encima de la capa de red. Cualquier aplicación actualmente en la red fija puede ejecutarse en la red HIPERLAN/2. Por el contrario, una serie de protocolos IEEE802.11 sólo pueden ser soportados por Ethernet, por lo que esta alta flexibilidad también es una característica de HIPERLAN/2.
3.8 Ahorro de Energía
En la red HIPERLAN/2, el mecanismo de gestión de ahorro de energía se basa en la solicitud de ahorro de energía iniciada por MT. En cualquier momento, MT puede solicitar al AP que lo haga. entrar en un estado de bajo consumo de energía o en un período de inactividad. Dependiendo de los diferentes requisitos, como un tiempo de espera más corto o una menor potencia, se pueden utilizar diferentes ciclos de sueño.
4. Estructura de la pila del protocolo HIPERLAN/2.
La pila de protocolos se divide en una parte del plano de control y una parte del plano de usuario. El plano de usuario incluye la función de transmitir datos en una conexión establecida y el plano de control incluye tres funciones: establecer una conexión, liberar una conexión y gestionar una conexión. HIPERLAN/2 tiene tres capas básicas: capa física, capa de enlace de datos y capa de agregación.
4.1 Capa Física
Como se mencionó anteriormente, la capa física de HIPERLAN/2 utiliza tecnología OFDM para combatir eficazmente fuertes interferencias multitrayecto en canales dispersos en el tiempo. Utiliza 52 subportadoras, de las cuales 48 subportadoras envían datos de usuario reales y las otras 4 subportadoras envían secuencias piloto para seguimiento de fase durante la recepción correlacionada. El espacio entre canales es de 20 MHz y el intervalo de guarda es de 800 ns, lo que es suficiente para resistir la expansión del retardo de 250 ns y es suficiente para la mayoría de los entornos de aplicaciones. Para algunos entornos de aplicaciones interiores pequeños, se puede utilizar un intervalo de protección más corto, como 400 ns, para obtener una mayor eficiencia de transmisión.
Otra característica de la capa física HIPERLAN/2 es que existe una variedad de métodos de modulación y codificación para elegir. De esta manera, se pueden adoptar diferentes enfoques basados en diferentes restricciones del entorno de aplicación y requisitos de rendimiento. El método de modulación de una única subportadora OFDM puede ser BPSK, QPSK, 16QAM y 64QAM. La corrección de errores hacia adelante generalmente utiliza codificación convolucional, con una tasa de código de 1/2 y una longitud de restricción de 7. El uso de tecnología de truncamiento puede aumentar la tasa de código a 9/16 o 3/4.
4.2 Capa de control de enlace de datos
La capa de control de enlace de datos consta de enlaces de datos entre un AP y múltiples mts. Las funciones de control de enlace lógico incluyen acceso a medios, transferencia de datos y control de conexión. . Por lo tanto, la capa de enlace de datos consta de las siguientes subcapas: - Protocolo de control de acceso a medios - Protocolo de control de errores - Protocolo de control de enlace de radio (RLC) para el control de conexión (DCC) de la entidad de señalización DLC, y para las funciones de control conjunto de control de recursos de radio.
4.2.1 Subcapa de control de acceso al medio
La subcapa MAC de HIPERLAN/2 adopta una gestión centralizada de AP y es responsable de controlar el intervalo de tiempo ocupado por el MT en una trama MAC y notificar La correspondiente interfaz MT.. air se basa en Time Division Duplex (TDD) y Dynamic Time Division Multiplexing (TDMA). La trama MAC es la interfaz entre la capa física y la capa DLC. En las tramas MAC, las comunicaciones de enlace ascendente y descendente se pueden sincronizar, y los intervalos de tiempo de enlace ascendente y descendente se pueden asignar dinámicamente según sea necesario. La trama MAC básica tiene una longitud fija de 2 ms e incluye control de transmisión, control de trama, control de acceso, datos de enlace ascendente y descendente y acceso aleatorio. Todos los datos deben transmitirse entre AP y MT a través de intervalos de tiempo dedicados, excepto los intervalos de tiempo en canales de acceso aleatorio que permiten la contención. A excepción del canal de control de transmisión fijo, otros dominios se ajustan dinámicamente de acuerdo con las condiciones del tráfico actual.
La Comunidad Europea se basa principalmente en la estrategia ARQ. La corrección de errores hacia adelante es un complemento de EC. La estrategia ARQ se basa en un mecanismo de retransmisión selectiva. Esto requiere una ventana de transmisión cuidadosa tanto en el extremo receptor como en el extremo iniciador. Por lo tanto, el receptor debe informar al iniciador (1) de los números de secuencia (2) de todos los mensajes recibidos y que estos mensajes son incorrectos. Además, el iniciador puede descartar algunos mensajes porque exceden la duración máxima.
Señalización y Control
El Protocolo de Control de Enlaces Radio proporciona servicios de transmisión para entidades de señalización: Función de Control Conjunto (ACF), Función de Control de Recursos Radio y Control de Conexión de Usuario (DCC) DLC. Estas cuatro entidades constituyen el plano de control para el intercambio de señalización DLC entre AP y MT. Función de control conjunto (ACF): si un MT quiere comunicarse con el AP, primero debe unirse al AP. Las funciones principales son federación, disociación, autenticación, cifrado y gestión de palabras clave cifradas. Función de control de recursos de radio (RRC): RRC se utiliza principalmente para monitorear y utilizar eficazmente los recursos de frecuencia disponibles. Las funciones principales son: selección dinámica de canales, proceso de actividad del terminal móvil, proceso de ausencia del terminal móvil, función de ahorro de energía, control de potencia de transmisión y conmutación. Control de conexión de usuario (DCC): gestiona el control de conexión DLC, el proceso de establecimiento de conexión, la gestión de conexión, la liberación de conexión, la multidifusión y la difusión. 4.3 Capa de agregación La capa de agregación tiene principalmente dos funciones: adaptar las solicitudes de servicio de alto nivel a los servicios proporcionados por DLC y cambiar los paquetes de alto nivel a paquetes de longitud fija utilizados por DLC. La segmentación y reensamblaje de DLC SDU de longitud fija es una tecnología clave para estandarizar e implementar la capa DLC y la capa física. estructura. CL hace que HIPERlan/2 sea adecuado para canales inalámbricos que pueden transportar muchas redes fijas como Ethernet, IP, ATM y UMTS. HIPERlan/2 define dos capas CL diferentes, CL basada en células ATM y CL basada en paquetes. El primero se utiliza para conectar redes ATM y el segundo se puede utilizar en muchas estructuras de red basadas en paquetes.
CL basada en grupos tiene una parte de servicio general y una parte de servicio dedicada, que se pueden utilizar en diferentes redes. Inicialmente, HiperLAN/2 definió una parte común y definió una funcionalidad específica del servicio para Ethernet.
5 Funciones de Red Inalámbrica
El estándar HiperLAN/2 define métricas y señalización para soportar una gran cantidad de funciones de red inalámbrica: selección dinámica de frecuencia, adaptación de enlace, traspaso celular inalámbrico, multi- Antena de haz y control de potencia.
5.1 Selección dinámica de frecuencia La red inalámbrica HiperLAN/2 asignará automáticamente frecuencias de comunicación a cada AP. Esto se logra a través de la Selección Dinámica de Frecuencia (DFS), que permite que múltiples operadores disfruten de las bandas de frecuencia disponibles evitando al mismo tiempo la interferencia de banda. Cada AP realiza una selección de frecuencia basada en mediciones coherentes filtradas del AP y sus MT asociados.
5.2 Adaptación del enlace
La estrategia de adaptación del enlace es resolver el problema de los cambios en la calidad del canal inalámbrico. La relación señal-interferencia varía según la ubicación de la configuración del sistema y el tráfico de las células inalámbricas circundantes. La estrategia de adaptación del enlace permite que la robustez de la capa física cambie de forma adaptativa con los resultados de las mediciones de la calidad del enlace. Por lo tanto, en cada trama MAC, el modo de la capa física se selecciona dinámicamente.
Antena 5.3
H/2 admite el uso de antenas multihaz para mejorar el presupuesto del enlace y aumentar la relación C/I. El protocolo MAC y la estructura de trama H/2 permiten hasta 7 haces.
5.4 Conmutación
La conmutación se inicia con mt. Por ejemplo, MT realiza las mediciones necesarias en los AP circundantes y selecciona los AP apropiados para la comunicación. No hay ninguna estrategia de cambio definida en el estándar. Por ejemplo, los operadores podrían optar por cambiar según la intensidad de la señal.
5.5 Control de potencia Tanto MT como AP tienen control de potencia del transmisor. El control de potencia del MT se utiliza principalmente para simplificar el diseño del receptor AP. El control de potencia de AP se debe en parte a razones de ajuste, como la reducción de la interferencia de los sistemas satelitales.
6 Conclusión
Hiperlan2 tiene una velocidad de conexión de hasta 54M bits por segundo con redes LAN y celulares 3G, brindando movilidad y soporte de calidad de servicio para futuras aplicaciones multimedia. Creemos que Hiperlan/2, la tecnología Bluetooth, la LAN inalámbrica y los sistemas celulares de tercera generación proporcionan un entorno de comunicaciones completo para los futuros dispositivos informáticos móviles.