Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

IEEE 802.22 - это стандарт беспроводной региональной сети (WRAN), использующий пробелы в телевизионном (ТВ) частотном спектре. [1] Разработка стандарта IEEE 802.22 WRAN направлена ​​на использование когнитивного радио.(CR) методы, позволяющие совместное использование географически неиспользуемого спектра, выделенного службе телевизионного вещания, на основе отсутствия помех, чтобы обеспечить широкополосный доступ в труднодоступные районы с низкой плотностью населения, типичные для сельской местности, и поэтому своевременный и имеет потенциал для широкого применения во всем мире. Это первая в мире попытка определить стандартизованный радиоинтерфейс на основе методов CR для гибкого использования ТВ-диапазонов без создания помех.

Сети WRAN IEEE 802.22 предназначены для работы в диапазонах телевещания, гарантируя отсутствие вредных помех для действующей операции: цифровое телевидение и аналоговое телевещание, а также маломощные лицензированные устройства, такие как беспроводные микрофоны. [2] Ожидается, что стандарт будет доработан в первом квартале 2010 года, но окончательно опубликован в июле 2011 года.

IEEE P802.22.1 - это родственный стандарт, разрабатываемый для усиления защиты от вредных помех для лицензированных устройств с низким энергопотреблением, работающих в диапазонах телевещания. IEEE P802.22.2 - это рекомендуемый метод установки и развертывания систем IEEE 802.22. [1] IEEE 802.22 WG - это рабочая группа комитета стандартов IEEE 802 LAN / MAN, созданная для написания стандарта 802.22. Две группы задач 802.22 (TG1 и TG2) пишут 802.22.1 и 802.22.2 соответственно.

Технология [ править ]

В ответ на уведомление о предлагаемом нормотворчестве (УПП) , выданном США Федеральной комиссией по связи (FCC) в мае 2004 года, IEEE 802.22 рабочей группа по беспроводной Региональной Area Networks была создана в октябре 2004 года [3] Его проект, официально называются Стандарт для беспроводных региональных сетей областей (WRAN) - Особые требования - Часть 22: Когнитивная беспроводной RAN управления доступом к среде ( MAC ) и физического уровня ( PHY ) Технические характеристики: политика и процедуры для работы в телевизионных диапазонах сосредоточены на построении последовательной, национальной фиксированной точка-многоточкаWRAN, который будет использовать ТВ-диапазоны UHF / VHF между 54 и 862 МГц. Определенные телеканалы, а также защитные полосы этих каналов планируется использовать для связи в IEEE 802.22.

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), вместе с FCC, преследовало централизованный подход для обнаружения доступного спектра. В частности, каждая базовая станция (BS) будет оснащена приемником GPS, который позволит сообщать ее местоположение. Эта информация будет отправлена ​​обратно на централизованные серверы.(в США ими будет управлять FCC), которая ответит информацией о доступных бесплатных телеканалах и охранных полосах в районе BS. Другие предложения позволили бы только локальное зондирование спектра, когда БС сама решала бы, какие каналы доступны для связи. Также предполагается сочетание этих двух подходов. Устройства, которые будут работать в полосе пропускания ТВ (TVWS), будут в основном двух типов: фиксированные и персональные / переносные. Стационарные устройства будут иметь возможность геолокации со встроенным устройством GPS. Фиксированные устройства также обмениваются данными с центральной базой данных.для идентификации других передатчиков в зоне действия TVWS. Другие меры, предложенные FCC и IEEE для предотвращения помех, включают динамическое зондирование спектра и динамическое управление мощностью.

Обзор топологии WRAN [ править ]

Первоначальные проекты стандарта 802.22 определяют, что сеть должна работать в режиме точка-многоточка ( P2MP ). Система будет состоять из базовых станций (BS) и оборудования в помещении клиента (CPE). CPE будут подключены к BS через беспроводную связь. BS будут контролировать доступ к среде для всех подключенных к ней CPE.

Одной из ключевых особенностей базовых станций WRAN является то, что они могут выполнять когнитивные функции . Это означает, что CPE будут воспринимать спектр и будут отправлять периодические отчеты в BS, информируя ее о том, что они ощущают. BS, с собранной информацией, оценит, необходимо ли изменение в используемом канале или, наоборот, следует ли продолжать передачу и прием в том же самом канале.

Подход к уровню PHY [ править ]

Уровень PHY должен быть способен адаптироваться к различным условиям, а также должен быть гибким для перехода от канала к каналу без ошибок при передаче или потери клиентов (CPE). Эта гибкость также требуется для возможности динамически регулировать ширину полосы частот, схемы модуляции и кодирования. OFDMA будет схемой модуляции для передачи по восходящей и нисходящей линиям связи. С помощью OFDMA можно будет достичь этой быстрой адаптации, необходимой для BS и CPE. При использовании только одного ТВ-канала (ТВ-канал имеет полосу пропускания 6 МГц ; в некоторых странах она может составлять 7 или 8 МГц) приблизительная максимальная скорость передачи данных составляет 19 Мбит / с на расстоянии 30 км. Достигнутой скорости и расстояния недостаточно для выполнения требований стандарта. Функция Channel Bondingзанимается этой проблемой. Связывание каналов заключается в использовании более одного канала для передачи / приема. Это позволяет системе иметь более высокую пропускную способность, что отразится на лучшей производительности системы.

Подход к уровню MAC [ править ]

Этот уровень будет основан на технологии когнитивного радио . Он также должен уметь динамически адаптироваться к изменениям в окружающей среде, считывая спектр. Уровень MAC будет состоять из двух структур: кадра и суперкадра. Суперкадр будет состоять из множества кадров. Суперкадр будет иметь заголовок управления суперкадром (SCH) и преамбулу. Они будут отправляться базовой станцией по каждому каналу, который можно передавать, и не вызывать помех. Когда CPE включен, он определит спектр, узнает, какие каналы доступны, и получит всю необходимую информацию для подключения к BS.

CPE будет выполнять два различных типа измерения спектра: внутриполосное и внеполосное . Внутриполосное измерение состоит в обнаружении фактического канала, который используется BS и CPE. Внеполосное измерение будет заключаться в обнаружении остальных каналов. Уровень MAC будет выполнять два разных типа зондирования, внутриполосные или внеполосные измерения: быстрое зондирование и точное зондирование.. Быстрое обнаружение будет заключаться в обнаружении со скоростью менее 1 мс на канал. Это обнаружение выполняется CPE и BS, а BS собирает всю информацию и решает, нужно ли что-то сделать. Для точного определения требуется больше времени (примерно 25 мс на канал или более), и оно используется в зависимости от результата предыдущего механизма быстрого определения.

Эти сенсорные механизмы в основном используются для определения того, есть ли действующая передача и есть ли необходимость избежать вмешательства в нее.

Чтобы выполнить надежное обнаружение, в основном режиме работы на одной полосе частот, как описано выше (режим «прослушивание перед разговором»), необходимо выделить периоды молчания, в которые передача данных не разрешена. Такое периодическое прерывание передачи данных может ухудшить QoS систем когнитивного радио. Эта проблема решается с помощью альтернативного режима работы, предложенного в IEEE 802.22, который называется динамической скачкообразной перестройкой частоты (DFH) [4], в котором передача данных в системах WRAN выполняется параллельно с измерением спектра без каких-либо перерывов.

Шифрование, аутентификация и авторизация [ править ]

Только AES - GCM подлинности шифрования алгоритм шифрования поддерживается. [5]

EAP-TLS или EAP-TTLS должны использоваться для аутентификации и получения ключа шифрования. [6] [7] IEEE 802.22 определяет профиль сертификата X.509v3, который использует расширения для аутентификации и авторизации устройств на основе такой информации, как производитель устройства, MAC-адрес и идентификатор FCC (сертификат производителя / поставщика услуг, сертификат CPE и сертификат BS соответственно). [8]

Это могло бы позволить использовать тип привязки к клиенту, при котором сетевые провайдеры отказывают в доступе к сети устройствам, которые не были проверены производителями по выбору сетевых провайдеров (т. Е. Устройство должно иметь закрытый ключ сертификата X.509 с цепочка доверия к центру сертификации производителя (CA), которую примет сетевой провайдер), в отличие от блокировки SIM-карты в современных сотовых сетях и «сертификационных тестеров» DOCSIS в кабельных сетях.

Сравнение с 802.11af [ править ]

В дополнение к 802.22 IEEE стандартизировал еще один стандарт когнитивного радио с пробелами - 802.11af . [9] Хотя 802.22 является стандартом беспроводной региональной сети (WRAN) для диапазонов до 100 км, [9] [10] 802.11af - это стандарт беспроводной локальной сети, предназначенный для диапазонов до 1 км. Сосуществование стандартов 802.22 и 802.11af может быть реализовано централизованно или распределенно [11] и на основе различных методов сосуществования. [12]

См. Также [ править ]

  • IEEE 802.11af , стандарт для беспроводных локальных сетей в белом пространстве ТВ
  • База данных геолокации
  • Как выполняется зондирование спектра

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «IEEE 802 LAN / MAN Standards Committee 802.22 WG on WRANs (Wireless Regional Area Networks)» . IEEE . Проверено 18 января 2009 года .
  2. ^ Карл, Стивенсон; Ж. Шуинар; Чжундин Лэй; Вендун Ху; С. Шеллхаммер; У. Колдуэлл (январь 2009 г.). «IEEE 802.22: Первый стандарт беспроводных региональных сетей с когнитивным радио (WRAN)». Журнал IEEE Communications . Vol. 47 нет. 1. США: IEEE . С. 130–138. DOI : 10.1109 / MCOM.2009.4752688 .
  3. ^ «IEEE запускает стандарт для использования открытых регионов в ТВ-спектре для услуг беспроводной широкополосной связи» . Пресс-релиз . Ассоциация стандартов IEEE. 12 октября, 2004. Архивировано из оригинала на 7 февраля 2009 года . Проверено 19 августа 2011 года .
  4. ^ Вендонг Ху; и другие. (Май 2007 г.). «Сообщества с динамической скачкообразной перестройкой частоты для эффективной работы IEEE 802.22» . Журнал IEEE Communications . 45 (5): 80–87. DOI : 10.1109 / MCOM.2007.358853 .
  5. ^ IEEE 802.22-2011 § 8.4.1, стр. 281
  6. ^ IEEE 802.22-2011 § 8.1.2, стр. 252
  7. ^ IEEE 802.22-2011 § 8.5, стр. 286
  8. ^ IEEE 802.22-2011 § 8.5, стр. 286-292
  9. ^ a b Лекомцев, Демейн; Маршалек, Роман (июнь 2012 г.). «Сравнение стандартов 802.11af и 802.22 - физический уровень и когнитивная функциональность» . электрореву . Проверено 29 декабря 2013 .
  10. ^ Тиль, Джастин (2006–2007). «Городские и региональные беспроводные сети: 802.16, 802.20 и 802.22» . Проверено 31 декабря 2013 .
  11. ^ Вильярди, Габриэль; Алемсегед, Йоханнес; Сун, Чен; Сум, Чин-Шон; Нгуен, Тран; Байкас, Тунцер; Харада, Хироши (2011). «Обеспечение сосуществования нескольких когнитивных сетей в телевизионном белом пространстве». Беспроводная связь IEEE . 18 (4): 32–40. DOI : 10.1109 / MWC.2011.5999762 .
  12. ^ Вильярди, Габриэль; Сум, Чин-Шон; Сун, Чен; Алемсегед, Йоханнес; Лан, Чжоу; Харада, Хироши (2012). «Эффективность механизмов сосуществования на основе динамического выбора частоты для точек когнитивного беспроводного доступа с включенным пустым пространством ТВ». Беспроводная связь IEEE . 19 (6): 69–75. DOI : 10.1109 / MWC.2012.6393520 .