Разработка сети радиодоступа по технологии WiMAX

 
 
 
 

 

Выполнил: маг. гр. МП-РЭТ-10 Иманкулова  А.М. 
Руководитель: к.т.н., доцент Айтмагамбетов А.З.

 

Тема: «РАЗРАБОТКА СЕТИ РАДИОДОСТУПА  ПО ТЕХНОЛОГИИ WIMAX» 

Актуальность темы

 

• В последние годы наблюдаются развитие и бурный рост мультимедийных технологий, использующих в качестве транспорта беспроводные технологии широкополосного доступа, которые являются серьезной альтернативой сотовым системам связи. Был разработан и предложен стандарт IEEE 802.16, названный WiMAX .
• Благодаря своим преимуществам (возможность обеспечения широкополосной связи в условиях отсутствия прямой видимости, большая зона покрытия, высокое качество предоставляемых услуг, простота построения сети, а следовательно меньшие затраты), технология WiMAX считается наиболее перспективной при переходе к сетям четвертого поколения (4G).

Цель работы:

 

• Провести анализ структуры, принципов построения сети по технологии WiMAX стандарта IEEE 802.16е

 

• Произвести оценки основных характеристик проектируемой сети WiMAX

 

• Исследовать  вопросы безопасности в сети WiMAX

Задачи диссертации

 

 

• исследование потенциальных возможностей технологии WiMAX
• исследование характеристик сети на основе технологии WiMAX с учетом обеспечения надежности, безопасности работы
• исследование возможности применения на сети  WiMAX конкретного оборудования

 

 

Преимущества технологии WiMAX

 

• современная технология широкополосного беспроводного доступа с перспективой оказания комплекса мобильных услуг
• отличное качество покрытия в условиях непрямой видимости (до 10 км вокруг базовой станции) и до 40 км в условиях прямой видимости
• стандартизованная технология (IEEE 802.16e), что гарантирует совместимость и доступные цены на сетевое и клиентское оборудование

Общий вид сети по технологии WiMAX

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Характеристики беспроводных технологий 

 

Технология

 

Стандарт

 

Использование

 

Пропускная способность

 

Радиус действия

 

Частоты

 

Wi-Fi

 

802.11a

 

WLAN

 

до 11 Мбит/с

 

до 100 метров

 

5,0 ГГц

 

Wi-Fi

 

802.11b

 

WLAN

 

до 54 Мбит/с

 

до 100 метров

 

2,4 ГГц

 

Wi-Fi

 

802.11g

 

WLAN

 

до 108 Мбит/с

 

до 100 метров

 

2,4 ГГц

 

Wi-Fi

 

802.11n

 

WLAN

 

до 300 Мбит/с (<до 600)

 

до 100 метров

 

2,4 — 2,5 или 5,0 ГГц

 

WiMAX

 

802.16d

 

WMAN

 

до 75 Мбит/с

 

6-10 км

 

1,5-11 ГГц

 

WiMAX

 

802.16e

 

Mobile WMAN

 

до 30 Мбит/с

 

1-5 км

 

2-6 ГГц

 

WiMAX

 

802.16m

 

WMAN, Mobile WMAN

 

1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с  (Mobile WMAN)

 

В разработке

 

В разработке

 

Bluetoothv.1.1

 

802.15.1

 

WPAN

 

до 1 Мбит/с

 

до 10 метров

 

2,4 ГГц

 

Bluetooth v.1.3

 

802.15.3

 

WPAN

 

от 11 до 55 Мбит/с

 

до 100 метров

 

2,4 ГГц

 

WCDMA /UMTS

 

3G

 

WMAN, Mobile WMAN

 

2 Мбит/сек

 

1800, 1900, 2100 МГц

 

CDMA2000 EV–DO

 

3G

 

WMAN, Mobile WMAN

 

2,4 Мбит/сек

 

400, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100  МГц

 

EDGE

 

2,5G

 

WMAN, Mobile WMAN

 

384 Кбит/сек

 

1900 МГц

Технические характеристики WiMax: 

 

• Дальность действия: до 50 км;
• Максимальная скорость передачи данных: до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции;
• Рабочая частота: 2-11 ГГц;
• Спектральная эффективность: до 5 бит/сек/Гц;
• Покрытие: расширенные возможности работы вне прямой видимости значительно улучшают качество покрытия обслуживаемой зоны;
• Скорость доступа в интернет в пределах сектора базовой станции на клиентских устройствах – до 10 Мбит/c;
• Зона действия одного сектора базовой станции в условиях плотной застройки – от 800 до 1500 метров;
• Мобильность: мгновенное переключение клиентского Mobile WiMAX оборудования между базовыми станциями на скорости движения до 120 км/ч.

 

Архитектура сети Wimax

РЕЖИМЫ РАБОТЫ WiMAX

 

 

• Fixed WiMAX - фиксированный доступ; 
• Nomadic WiMAX - сеансовый доступ;
• Portable WiMAX - доступ в режиме перемещения;
• Mobile WiMAX - мобильный доступ.

 

Расчетные соотношения для сети

 

Расчет зоны Френеля:

 

Расчет частотных каналов:

 

Расчет частотных каналов, которые используются для обслуживания абонентов БС:

Расчет допустимой нагрузки  БС:

 

Расчет числа абонентов, обслуживающихся  одной БС:

 

Расчет количества БС:

 

Расчет радиуса зоны обслуживания  БС:

ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РАБОТЫ СЕТИ

 

Расчет величины защитного расстояния:

 

Расчет уровня сигнала на входе приемника:

 

Расчет вероятности ошибки:

 

Расчет эффективности использования радиоспектра:

Листинг программы TurboPascal

 

• var r1, r0,k,kk,lmb,sig,f,h0,dH,g,
•  GG,y,Hot0,mn,ab,cd,z0,h1,h2,L,Lpo: real;
•  BEGIN
•  writeln (' Proizvedem raschet cledyushih parametrov');
•  writeln (' 1. Rashet proleta dlya odnogo sectora');
•  writeln (' Vvedite znachenie r0, rasstoyanie v metrah ot BS do AU');
• readln (r0);
•  writeln (' Vvedite znachenie r1, rasstoyanie v metrah do 1-go prepyatstviya');
• readln (r1);
•  writeln (' Vvedite znachenie chastoti f,GHz');
•  readln (f);
•  f:=f*1000000000;
•  writeln ('Vvedite znachenie Sigmi');
•  readln (sig);
•  sig:=sig/100000000;
•  writeln ('Vvedite znachenie g'); readln (g);
•  g:=g/100000000;
•  
•  

 

 
 
 
 
 
Расчет в программной среде 
TurboPascal 

Пример результатов расчета  для города

 

Расчет зоны Френеля

 

16,06 м

 

Расчет частотных каналов

 

128

 

Расчет частотных каналов, которые  используются для обслуживания  абонентов БС

 

10

 

Расчет допустимой нагрузки  БС

 

7,117 Эрл

 

Расчет числа абонентов, обслуживающихся  одной БС

 

828

 

Расчет количества БС

 

13

 

Расчет радиуса зоны обслуживания  БС

 

2,881 км

 

Расчет величины защитного расстояния

 

5,486 км

 

Расчет уровня сигнала на  входе приемника

 

15,536 дБ Вт

 

Расчет вероятности ошибки

 

2,304*10^-5

 

Расчет эффективности использования  радиоспектра

 

4,3*10^-4

Схема фрагмента сети на основе Wimax

Процедура аутентификации

Применение новой сетевой архитектуры 
на базе SI3000 Light ASN

 

• Плавный переход от 16d к 16e с использованием двухрежимных (d + e) базовых станций
• Технология Mobile WiMAX на основе 16e может быть использована для решений фиксированного и мобильного доступа
• SI3000 Light ASN, от перспективного к полностью стандартизированному решению
• Технологии передовых антенн (Advanced Antenna)
• Поддержка мобильных сетей с богатым набором мультимедийных услуг

Выводы

 

 

• Технология WiMAX обладает сегодня исключительными преимуществами по оперативности развертывания, охвату территории, мобильности, предоставляя во многих случаях не только наиболее эффективное, но иногда и единственно возможное экономически оправданное решение.
• Произведененные расчеты показывают преимущества применения в сетях технологии WiMAX
• Исследованы вопросы безопасности в сети WiMAX
• Проведен анализ сети с применением оборудования SI3000 Light ASN компании Iskratel

Спасибо за внимание!