UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Olli Alanen 8.10.2008.

Esitys aiheesta: "UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Olli Alanen 8.10.2008."— Esityksen transkriptio:

1 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Olli Alanen olli.alanen@magister.fi 8.10.2008

2 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Luennon sisältö Yleistä WiMAX teknologiasta Teknologian markkinatilanne WiMAX -verkon yleinen toiminta Resurssien hallinta ja palvelunlaatu Siirtokerros (MAC) Fyysinen kerros (PHY) WiMAX -tutkimus Jyväskylän yliopistolla

3 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX – Yleistä

4 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Mikä on WiMAX? Langaton laajakaistainen verkkotekniikka Kantama jopa kymmeniä kilometrejä Tiedonsiirtonopeus jopa 100Mbps Tietoturvallinen Sopii myös liikkuville käyttäjille

5 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Miksi WiMAX? Langattomalle (liikkuvalle) laajakaistateknologialle on selkeä tarve, kun laajakaista-verkko halutaan tarjota kaikille, myös liikkuville käyttäjille WiMAX:in avulla saavutetaan standardi teknologia, jossa eri valmistajien laitteet toimivat yhteensopivasti Käyttökohteet: –Syrjäseutujen laajakaistayhteydet –Liikkuvat (mobile) laajakaistayhteydet –Tarve palvelunlaadun takaamiseen ja hallittuun verkkoon –WLAN -tukiasemien liittäminen runkoverkkoon

6 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX – tärkeimmät ominaisuudet OFMD / OFDMa AMC HARQ + ARQ Palvelunlaadun takaaminen siirtokerroksella Liikkuvuuden hallinta Tietoturva PMP (Point-to-Multipoint) sekä Mesh moodit Toimii pääsääntöisesti luvanvaraisilla taajuusalueilla

7 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX – Tuotteet WiMAX ”modeemit” PCI ja PCMCIA –kortit Emolevylle integroidut chipit Matkapuhelimet WLAN – WiMAX yhdyskäytävät Tukiasemat Mukana satoja yrityksiä, kuten: –AirSpan Networks –Alcatel Lucent –Alvarion –Intel –Motorola –Nokia –Redline Communications –…

8 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Standardointiorganisaatiot IEEE –Vastuussa 802.16 standardoinnista –Julkaisee standardeja ja niiden laajennuksia WiMAX Forum –Huolehtii WiMAX-laitteiden yhteensopivuudesta määrittelemällä profiileja, joiden mukaisiksi laitevalmistajien tulisi tuotteensa toteuttaa –Sertifioi WiMAX-tuotteita IETF –Ratkoo IP over 802.16 ongelmia –Julkaisee aiheesta ohjeita ja RFC-dokumentteja

9 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Standardit IEEE on määritellyt 802.16 työryhmässään standardin WiMAX –teknologiaksi ja useita laajennuksia, muun muassa: –802.16-2004– Virallinen standardi –802.16e– Liikkuvuuden hallinta –802.16f/g/i– Hallintamenetelmät –802.16h– Lisensoitujen taajuuksien käyttö –802.16j– Relays –802.16m– Uusi ja parempi fyysinen kerros –802.16 Revision 2

10 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Kilpailevat teknologiat Langattomat –WLAN –GSM / GPRS –3G / EDGE / HSDPA –LTE (Long Term Evolution) –Flash-OFDM / @450 –IBurst –WiBro –IEEE 802.20 ja 802.22 Langalliset –xDSL –kaapelimodeemiyhteydet –Kuitu kotiin

11 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Markkinatilanne WiMAX -verkkoja rakennetaan maailmalla ja Suomessa kovaa vauhtia –Lähes kaikissa teollisuusmaissa vähintäänkin suunnitellaan verkon rakennusta USA:ssa Sprint aikoo panostaa 10 miljardia dollaria WiMAX -verkkoonsa vielä tällä vuosikymmenellä Suomessakin tarjolla on jo useita kaupallisia verkkoja, etenkin haja-asutusalueille ja teollisuudelle –Kaikki taajuusluvat on jo jaettu LTE:n ja WiMAXin välillä tullaan käymään kovaa kamppailua tulevaisuudessa

12 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Yleinen toiminta

13 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX - Arkkitehtuuri 802.16 tekniikka toimii OSI- mallin kahdella alimmalla kerroksella (PHY ja MAC) MAC kerros on edelleen jaettu kolmeen osaan, joista kullakin on omat roolinsa Fyysisen kerroksen toteutukseksi on neljä vaihtoehtoa, joista kaksi viimeisintä ovat kuitenkin ainoat nykyisissä tuotteissa käytetyt IP / ATM / Ethernet Convergence Sublayer (CS) Common MAC Layer Security Sublayer WiMAX Physical layer (SC, SCa, OFDM of OFDMa) WiMAX MAC

14 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX - Ominaisuuksia Käytössä TDMA (Time Division Multiple Access) kehysrakenne, jossa aika on jaettu vakio-kokoisiin kehyksiin, jotka edelleen aikaviipaleisiin (time slot) –Kullekin päätelaitteelle jaetaan aikaviipaleita tarpeiden mukaan ja mahdollistetaan näin usean päätelaitteen käyttö samalla taajuus- alueella Aikaviipaleiden jakoon käytetään tekniikkaan nimeltä DAMA (Demand Assigned Multiple Access) –Tukiasema jakaa aikaviipaleet päätelaitteille sekä lähetys- että vastaanottosuunnassa, eivätkä päätelaitteet voi lähettää dataa muulloin kuin tukiaseman määräämillä vuoroilla –Toimii siis eri tyyppisesti kuin esimerkiksi WLANin CSMA/CA tai Ethernetin CSMA/CD

15 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Uplink / Downlink Uplink suunnassa päätelaitteet lähettävät dataa tukiasemalle –Tukiasema varaa lähetysvuorot päätelaitteille –Päätelaitteet lähettävät tukiasemalle ainoastaan ko. vuoroilla –Törmäyksiä ei siten pääse syntymään Downlink suunnassa tukiasema lähettää päätelaitteille niille tarkoitettuja paketteja –Kaikki päätelaitteet kuulevat lähetyksen, mutta vastaanottavat ainoastaan niille tarkoitetut lähetykset –Törmäykset eivät ole mahdollisia SS3 SS4 SS7 SS1SS2SS4SS6 UpLinkDownLink Kehys (Frame) SS1 SS4SS2SS6 SS1 SS2SS4SS6SS7 Frequency

16 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Duplexing 802.16 standardin mukaan voidaan käyttää kolmea eri vaihtoehtoa: –TDD (Time Division Duplexing) -moodissa uplink ja downlink lähetykset suoritetaan samalla taajuudella, jakamalla kehys downlink ja uplink osiin –FDD (Frequency Division Duplexing) –moodissa uplink ja downlink lähetykset tapahtuvat eri taajuksilla –H-FDD (Hybrid / Halfduplex FDD) –moodissa uplink ja downlink osat eri taajuuksilla siten, ettei päätelaitteelle allokoida sekä lähetys- että vastaanottovuoroa samanaikaisesti

17 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Yhteydellisyys WiMAX on yhteydellinen verkkotekniikka eli päätelaitteen pitää muodostaa yhteys tukiasemaan, ennen kuin se voi lähettää dataa Kukin yhteys tunnistetaan CID (Connection ID) avulla Laitteen liittyessä verkkoon, muodostetaan aluksi signalointi / hallinta -yhteydet (1-3 kpl) Tämän jälkeen muodostetaan data-yhteydet Data-yhteyksillä määritetään myös palvelunlaatu (QoS) –vaatimukset, jotka tukiaseman tulee täyttää Uusia yhteyksiä voidaan luoda ja vanhojen palvelunlaatumäärityksiä muuttaa dynaamisesti

18 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Palvelunluokat WiMAX -verkoissa yhteydet kuuluvat aina johonkin palveluluokkaan, joita ovat: –UGS (Unsolicited Grant Service) –rtPS (real-time Polling Service) –ertPS (extended real-time Polling Service) –nrtPS (non-real-time Polling Service) –BE (Best Effort) Kullakin palveluluokalla on eri palvelunlaatuparametrit ja ne soveltuvat siten eri tyyppisille sovelluksille Päätelaite voikin halutessaan yrittää muodostaa oman yhteyden ja palvelunlaatumäärityksen kullekin sovellukselle 802.16 standardi ei kuitenkaan määrittele kuinka tukiaseman tulisi jakaa aikaviipaleet, jotta palvelunlaatuvaatimukset täyttyisivät

19 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Palvelunlaatuparametrit Minimi kaistavaatimus [bps] –rtPS, nrtPS Maksimi kaistavaatimus [bps] –UGS, rtPS, rtPS, nrtPS, BE Maksimi sallittu viive [ms] –UGS, rtPS, ertPS Maksimi sallittu viiveen vaihtelu [ms] –UGS, ertPS Prioriteetti [1-8] –nrtPS, BE Sallitut kaistanpyyntömenetelmät

20 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Kaistanpyyntömenetelmät Jotta päätelaitteet saisivat halutessaan uplink-lähetys- vuoron, on niiden UGS-luokkaa lukuun ottamatta pyydettävä sitä Pyyntö voidaan suorittaa normaalin data-liikenteen ohessa (Piggy-pack), mikäli ko. päätelaitteelle on jo varattu vuoro Mikäli päätelaitteella ei ole lähetysvuoroa on käytettävä jotain muuta menetelmää erillisen kaistanpyynnön lähetykseen

21 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Kaistanpyyntömenetelmät Jotta tukiasema tietäisi ketkä päätelaitteista tarvitsevat milloinkin uplink-kaistaa, käytetään erilaisia kaistanpyyntömenetelmiä (Bandwidth Request) UGS-luokassa on aina taattu kaista Polling toimintoa voidaan käyttää rtPS, ertPS ja nrtPS –yhteyksille, jolloin päätelaitteille varataan aikaviipale sovitun ajan välein, jotta se voi tarvittaessa pyytää sen aikana lisää kaistaa –Tällöin voidaan taata, että päätelaite pääsee lähettämään sovitun ajan sisällä –Hukataan kuitenkin hieman aikaviipaleita, mikäli yhteydet eivät käytäkään niille allokoitua aikaa

22 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Kaistanpyyntömenetelmät Kilpavaraus (Contention Resolution) on toinen kaistanpyyntöihin käytetty menetelmä –Siinä tukiasema allokoi muutamia aikaviipaleita kilpailukäyttöön, jolloin kuka tahansa tai kaikki päätelaitteet saavat yrittää lähettää kaistanpyynnön –Tällöin on kuitenkin aina mahdollisuus törmäykseen, jolloin mikään pyynnöistä ei mene läpi –Toisaalta tällöin säästetään kaistaa, varsinkin verrattuna tilanteeseen, jossa esim. varattaisiin sadalle päätelaitteelle Polling aikaviipaleita Multicast Polling puolestaan on kolmas menetelmä, joka on edellä mainittujen välimuoto

23 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 QoS skedulointi Standardi ei määrittele kuinka tukiaseman skeduleri pitää toteuttaa, vaan se on jätetty laitevalmistajien vastuulle Skedulerin tulee kuitenkin toimia seuraavien pohjalta: –Yhteyksien palvelunlaatuvaatimukset –Yhteyksien kaistanpyynnöt –Downlink-yhteyksien jonojen koot tukiasemalla Näiden parametrien pohjalta tukiasema muodostaa signalointi-viestit, joissa aikaviipaleet on jaettu päätelaitteiden kesken Propotional Fair -menetelmää pidetään yleisesti parhaana menetelmänä ainakin BE-käyttäjille

24 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Muita ominaisuuksia Kaikki edellä mainitut ominaisuudet koskevat PMP- moodia, mutta stadardin mukaan on mahdollista käyttää myös Mesh ratkaisua –Tällöin päätelaitteet voivat kommunikoida myös suoraan keskenään 802.16e toi mukanaan mobiliteetin eli yhteisvastuun vaihdot (Handovers) –Määrittelee signaloinnin tukiasemien ja päätelaitteiden välillä tukiasemaa vaihdettaessa –Tarjoaa rajapinnan ylempien kerrosten toiminnalle eli käytännössä MobileIP protokollalle MIMO

25 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 802.16 Protokolla-kerrokset

26 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Convergence Sublayer IP / ATM / Ethernet Convergence Sublayer (CS) Common MAC Layer Security Sublayer WiMAX Physical layer (SC, SCa, OFDM of OFDMa)

27 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Convergence Sublayer (CS) Ottaa vastaan IP, ATM tai Ethernet kerrosten PDU:t ja luokittelee ne 802.16 yhteyksiksi (CID) ja välittää MAC-SDU:t MAC-kerrokselle Voi suorittaa PHS (Payload Header Suppression) toiminnallisuuden, jonka avulla voidaan pienentää ”overhead”:iä IP / ATM / Ethernet Convergence Sublayer (CS) Common MAC Layer Security Sublayer WiMAX Physical layer (SC, SCa, OFDM of OFDMa) WiMAX MAC

28 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Common MAC Layer IP / ATM / Ethernet Convergence Sublayer (CS) Common MAC Layer Security Sublayer WiMAX Physical layer (SC, SCa, OFDM of OFDMa)

29 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Siirtokerros (MAC) MAC-kerroksella CS-kerrokselta saadut MAC-SDU:t tunnistetaan CID:in (Connection ID) avulla –Yksisuuntainen yhteys –Päätelaitteen ja tukiaseman välillä voi olla useita yhteyksiä –Kullekin data-CID:illä omat palvelunlaatuvaatimukset Service Flow määrityksen avulla MAC-kerroksen tehtävät: –Suurten SDU:iden pilkkominen ja uudelleen kasaus –Pienten SDU:iden pakkaus yhdeksi PDU:ksi –Signalointi osapuolten välillä –Yhteyksien muodostus ja hallinta –Resurssien hallinta palvelunlaadun takaamiseksi

30 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Kehyksen rakenne (TDD)

31 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Slotit, PDUt, SDUt, purskeet, … MAC-kerros vastaanottaa siis MAC-SDU:n joka voi olla esim. IP-paketti MAC kerros voi joko yhdistää useita SDU:ita yhdeksi MAC- PDU:ksi tai jakaa yhden SDU:n useaksi MAC-PDU:ksi PHY purskeeseen laitetaan yksi tai useampi MAC-PDU Fyysisen tason purske koostuu kokonaislukumäärästä aikaviipaleita MAC SDU MAC PDU PHY purske Aikaviipale (Time slot)

32 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Pilkkominen ja pakkaus Pilkkomisen (fragmentation) avulla voidaan suuret MAC SDU:t jakaa useaan osaan ja kasata uudelleen vastaanottajan toimesta –Erityisen hyödyllistä, mikäli päätelaitteita on paljon ja kukin saa vain muutaman aikaviipaleen kehyksestä –Tyypillisesti esim. TCP-paketit ovat kooltaan yli 1000 tavua, kun taas yhden aikaviipaleen koko voi olla vaikkapa 100 tavua Pakkauksessa puolestaan pakataan pieniä MAC SDU:ita yhdeksi suuremmaksi MAC PDU:ksi –Pienentää overheadia, esim. VoIP-yhteyksien tapauksessa, joissa käytetään tyypillisesti pieniä pakettikokoja

33 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 ARQ (Automatic Repeat-reQuest) Ei-pakollinen MAC-kerroksen ominaisuus, jonka avulla virheelliset ja kadonneet paketit voidaan uudelleen lähettää automaattisesti Tarjoaa huomattavasti paremman suorituskyvyn TCP- sovelluksille Ideana jakaa PDU:t pienempiin ARQ blokkeihin, joita uudelleen lähetetään niin pyydettäessä Voidaan käyttää OFDM ja OFDMa fyysisillä kerroksilla OFDMa:n tapauksessa voidaan käyttää myös HARQ (Hybrid ARQ) tekniikkaa, jossa uudelleenlähetys toimii fyysisellä kerroksella ja on siten nopeampi

34 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Verkkoon liittyminen Päätelaitteen halutessa liittyä tukiasemaan: –Skannataan aluksi käytetyt kanavat –Lähetetään verkkoon liittymispyyntö –Sovitaan käytetyistä parametreista –Autentikoidaan päätelaite ja tukiasema –Rekisteröidytään verkkoon –Muodostetaan IP -tason yhteys –Muodostetaan 802.16 yhteydet (signalointi, hallinta ja data)

35 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Signalointi MAC-kerroksella käytetään useita signalointi- viestityyppejä, joiden avulla päätelaitteet ja tukiasema kommunikoivat keskenään Kaikkien päätelaitteiden vastaanottamia: UL-MAP, DL- MAP, UCD ja DCD viestejä käytetään tukiaseman toimesta informoimaan päätelaitteita –Ko. kehyksen resurssien allokoinnista –Käytetyistä purske-profiileista –Kilpavarausparametreistä Muut viestit on tarkoitettu yhteyden muodostuksen, hallinnan, jne. käyttöön

36 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Signalointiviestejä RNG-xxx ranging messages REG-xxx registration messages DSA-xxx service creation messages DSC-xxx service change messages DSD-xxx service deletion messages ARQ-xxx ARQ messages PKM-xxx Security messages MSH-xxx Mesh network related messages AAS-xxx Adaptive antenna system messages …

37 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Virrankulutus Koska WiMAX on tarkoitettu myös liikkuvien päätelaitteiden käyttöön, on tekniikkaa suunniteltaessa otettu huomioon myös virrankulutuksen minimointi Power Control on käytössä uplink-yhteyksille –Virrankulutus –Häiriön minimointi Idle-mode –Kun yhteyksiä ei aktiivisesti käytetä Sleep-mode –Vastaanottoantennin ”sammuttaminen” periodisesti myös aktiivisten yhteyksien aikana

38 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Security Sublayer IP / ATM / Ethernet Convergence Sublayer (CS) Common MAC Layer Security Sublayer Physical layer (SC, SCa, OFDM of OFDMa)

39 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX - tietoturva Security sublayer vastuussa tietoturvallisuudesta eli –Päätelaitteiden ja tukiasemien tunnistamisesta –Ilmarajapinnan salauksesta –Salausavainten vaihdosta Käytössä PKM (Privacy Key Management) – protokolla, joka huolehtii avainten hallinnasta ja autentikoinnista Kullekin päätelaitteelle sekä tukiasemalle poltetaan laitevalmistajien toimesta X.509 varmenne, jonka perusteella osapuolet tunnistetaan luotettavasti Tukiaseman luotettava tunnistus mukana vasta 802.16e standardissa

40 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 WiMAX – tietoturva Varsinaisen datan salaukseen voidaan käyttää useita eri salausalgoritmeja, joista luotettavimpana AES Avaintenvaihdossa puolestaan käytetään RSA:ta Eheyden tarkistuksessa HMAC SHA-1 Periaatteessa 802.16e vaikuttaa erittäin luotettavalta tietoturvan kannalta, mutta johtuen tekniikan uutuudesta, on vaikea sanoa mitään varmaa Erään tutkimuksen mukaan PKM:stä löytyy useita heikkouksia –http://www.win.tue.nl/~ecss/internships/reports/EKaasenbrood 2006.pdfhttp://www.win.tue.nl/~ecss/internships/reports/EKaasenbrood 2006.pdf

41 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Physical Layer IP / ATM / Ethernet Convergence Sublayer (CS) Common MAC Layer Security Sublayer Physical layer (SC, SCa, OFDM of OFDMa)

42 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Fyysinen kerros (PHY) 802.16 standardissa määritelty 4 vaihtoehtoa fyysiseksi kerrokseksi Käytännössä kaikki nykyiset toteutukset käyttävät OFDM tai OFDMa fyysistä kerrosta PHYTaajuusalueSoveltuvuus SC10 – 66 GHzNopeat LOS yhteydet SCa< 11 GHzMatalamman taajuuden versio edellisestä OFDM< 11 GHzNon-LOS yhteydet kiinteille päätelaitteille OFDMa< 11 GHzMobiliteetti

43 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Modulaatiot ja virheenkorjaus Dynaaminen modulaation ja virheenkorjaus menetelmien valinta (AMC) signaalin voimakkuuden ja kohinasuhteen perusteella ModulaatioFECSlotin koko (OFDM)Slotin koko (OFDMa) BPSK½12- QPSK½246 ¾369 16QAM½4812 ¾7818 64QAM½-18 2/39624 ¾10827 5/6-30

44 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Linkkiadaptaatio Linkkiadaptaatio on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista kaikissa uusissa langattomissa verkkotekniikoissa Päätelaitteet lähettävät CQI (Channel Quality Indicator) viestejä tukiasemalle –Viestit sisältävät tietoa kanavan laadusta (SINR tms.) Tukiasema voi käyttää CQI-informaatiota: –Modulaation ja koodaussuhteen valintaan –Skedulointiin Tarkka CQI-tieto parantaa spektritehokkuutta huomattavasti CQI-tiedon tarkka raportointi vie kuitenkin aina uplink-resursseja ja sitä kautta on tehtävä kompromisseja

45 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 BLER-käyrät 10% 1% 0,1%

46 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 HARQ Linkkiadaptaatiolla pyritään saavuttamaan optimaalinen virhesuhde –linkkiadaptaatiolla ei pyritä virheettömyyteen Jotta kaikki data saataisiin perille ko. virhesuhteella, tarvitaan virheenkorjausta Hybrid ARQ tekniikan avulla mahdollistetaan nopea virheellisten lähetysten havaitseminen ja uudelleenlähetys HARQ:ta käytettäessä koko fyysinen purske lähetetään uudestaan virheen sattuessa Vastaanottaja kombinoi ensimmäisen sekä uudelleenlähetys, jolloin todennäköisyys lähetyksen onnistumiselle kasvaa HARQ-uudelleenlähetykset vievät ARQ:ta enemmän kapasiteettia, mutta toimivat nopeammin ja HARQ:ta käytetäänkin lähes aina

47 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 SC / SCa PHY Käytetään ainoastaan yhtä kantoaaltoa (yksinkertainen) Vaatii näköyhteyden tukiaseman ja päätelaitteiden välille (Line Of Sight, LOS) Kehyksen pituus 0.5 – 2 ms Ei käytännön toteutuksia, johtuen ainakin LOS- vaatimuksesta

48 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 OFDM PHY Käytetään useita rinnakkaisia (256) kantoaaltoja ja OFDM modulaatiota, jossa kukin kantoaalto moduloidaan BPSK, QPSK tai QAM menetelmillä OFDM -modulaation ansiosta saavutetaan hyvä spektri-tehokkuus ja korkeammat datanopeudet Yksi OFDM symboli vastaa yhtä MAC tason aikaviipaletta Kehyksen pituus 2.5 – 20 ms

49 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 OFDMa PHY Käytetään liikkuvien päätelaitteiden yhteyksille Käytetään useita kantoaaltoja, jotka on jaettu alikanaviin, joista kukin koostuu useita kantoaalloista Yksi MAC tason aikaviipale voi olla 1, 2 tai 3 OFDM symbolia MAC -tason purskeet skeduloidaan taajuus- ja aikatasosta koostuvaan kehykseen

50 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 OFDMa kehys

51 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Tutkimus

52 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Tutkimus JyU:ssa Tietotekniikan laitoksen tietoliikennelaboratoriolla tutkittu WiMAX palvelunlaatua (QoS) noin kolmen vuoden ajan Yhteistyössä mukana Nokia Research Center / Nokia Siemens Networks Kehitetty WiMAX -laajennus NS-2 verkkosimulaattoriin (WINSE), jonka avulla tutkitaan WiMAX-verkon toiminnallisuuksia palvelunlaadun kannalta Tutkimusta tehty myös väitöskirjojen, pro gradujen, kandi-töiden ja muiden opinnäytetöiden merkeissä –TIES505, Tutkimusprojekti

53 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Tutkimusaiheet QoS skedulointi Kaistanpyyntömenetelmät –Polling –Contention Resolution Process –Multicast Polling ARQ –ARQ Feedback type selection –ARQ intensity –ARQ scheduling HARQ Linkkiadaptaatio …

54 UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ TIES422 - Olli Alanen - 8.10.2008 Kiitos! Kysymyksiä???