دانلود پایان نامه با موضوع قابلیت اطمینان

دانلود پایان نامه ارشد

استاندارد IEEE 802.16
لایه فیزیکی اتصالی فیزیکی و اغلب دوطرفه ( فروسو و فراسو) مابین دو طرف یک ارتباط برقرار می‌کند. از آنجا که استاندارد بر مبنای[a137] تکنولوژی دیجیتال است، این لایه مسئول ارسال ترتیبی از بیتهای اطلاعات است. لایه فیزیکی نوع سیگنال مورد استفاده، انواع مدولاسیون و دمدولاسیون، توان ارسال و همچنین سایر مشخصههای فیزیکی را تعریف مینماید.
استاندارد 802.16 باند فرکانسی 2 تا 66 گیگا هرتز را مورد توجه قرار میدهد. این باند به دو بخش تقسیم میشود:
رنج نخست مابین 2 و[a138] 11 گیگاهرتز بوده و برای ارسال در مد 94NLOS بکار می‌رود. WiMAX تنها از این رنج پشتیبانی میکند.
رنج دوم مابین 11 و 66 گیگاهرتز بوده و برای ارسال در مد 95LOS بکار میرود. WiMAX این رنج را پشتیبانی نمیکند.
پنج اینترفیس فیزیکی در استاندارد 802.16 تعریف شده است. شکل (3-1) این اینترفیسها به همراه نسخهای که در آن معرفی شدهاند را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود لایه MAC از لایههای مختلفی پشتیبانی میکند.

شکل ‏31- اينترفيس هاي فيزيکي مختلف در استاندارد 802.16[36]
در جدول (3-1) مشخصات اینترفیسهای فیزیکی مختلف استاندارد 802.16 بیان شده است. اینترفیس SC برای باند فرکانسی 11[a139] تا 66 گیگاهرتز (LOS) در استاندارد 802.16 تعریف شده است. برای باند فرکانسی زیر 11 گیگاهرتز (NLOS) سه لایه فیزیکی SCa، OFDM و OFDMA تعریف شدهاند. که اولی مبتنی بر تکنولوژی single carrier بوده و دو لایه دیگر بر مبنای تکنولوژی OFDM هستند. برای باندهای فرکانسی زیر 11 گیگاهرتز و معاف از مجوز، اینترفیس WirelessHUMAN96 معرفی شده است. برای جلوگیری از تداخل در این باندهای فرکانسی، استاندارد بایستی از مکانیزمهایی چون DFS97 پشتیبانی کند.

جدول3-1- مشخصات فني اينترفيس هاي فيزيکي مختلف تعريف شده استاندارد 802.16[36]
Description
Optional Mechanisms
Duplexing
Frequency band
Specification
Main PHY
Specification of
IEEE 802.16

TDD/FDD
10-66 GHz (LOS)
WirelessMAN-SC
(known as SC)
Single Carrier Specification for NLOS transmission
AAS، ARQ

TDD/FDD
Below 11GHz (NLOS)، licensed
WirelessMAN-SCa
(known as SCa)
OFDM support for NLOS
Transmission، also used in Mesh topology
AAS، ARQ
Mesh
TDD/FDD
Below 11GHz (NLOS)، licensed
WirelessMANOFDM
(known as OFDMA)
OFDM support for NLOS transmissions
AAS، ARQ
TDD/FDD
Below 11GHz (NLOS)، licensed
WirelessMANOFDMA
(known as OFDM)
Main PHY specification for mesh topology
AAS، ARQ
Mesh، DFS
TDD
Below 11GHz (NLOS)، licensed exempt
Wireless HUMAN
WiMAX تنها لایههای فیزیکی OFDM و OFDMA را مدنظر قرارداده است. با بکارگیری OFDM، حامل98ها به هم نزدیک شده و به علت متعامد بودن آنها تداخلی پیش نمیآید. لذا بهرهوری پهنای باند را افزایش میدهد. در ادامه به لایههای فیزیکی OFDM و OFDMA پرداخته میشود.
در سیستم FDM99، سیگنالهای چندین فرستنده به صورت همزمان (در یک پنجره زمانی) در فرکانسهای مختلف ارسال میشوند. هربازه فرکانسی، که زیرحامل100 نامیده میشود، به طور جداگانه و به وسیله یکی از روشهای موجود مدوله میشود. همچنین به منظور جلوگیری از همپوشانی سیگنالها مابین دو زیر حامل مجاور، باند محافظی قرار دارد شکل(3-2).

شکل ‏32- باندهاي فرکانسي در FDM[a140]
مانند FDM، OFDM از چندین زیرحامل بهره میبرد. با این تفاوت که در OFDM باندهای محافظ مابین زیر حاملها حذف شده و زیر حاملها به هم نزدیکتر هستند (شکل 3-3). در این حالت از آنجا که فرکانس زیر حاملها نسبت به یکدیگر متعامد است، تداخل فرکانسی ایجاد نمیشود. این بدان معنا است که پیک یک زیر حامل زمانی اتفاق میافتد که زیر حامل مجاورش در حال صفر[a141] است.

شکل ‏33 – باندهاي فرکانسي در OFDM
در اینجا نیز هریک از زیر حاملها که حاوی دیتایی برای ارسال هستند، به وسیله یکی از روشهای مدولاسیون دیجیتال مدوله میشوند. OFDM نسبت به FDM، برای ارسال میزان داده مشخص[a142]، به پهنای باند کمتری نیاز دارد. لذا از طیف فرکانسی به صورت کاراتر[a143] استفاده مینماید. علاوه براین سیستمی که از OFDM بهره میبرد، در محیط NLOS، از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار است. از آنجا که در چنین سیستمی، برقراری یکدست[a144] سازی101 بر روی

زیرمجموعهای از زیر حاملها (به جای یک حامل پهن102) صورت میگیرد، به طور موثری بر تداخل و محوشدگی103 ناشی از چند مسیرگی غلبه میشود.
تئوری OFDM سالهاست که مطرح شده است. ولی کاربرد آن تنها چند سالی است که به واسطه ظهور تراشههای مدرنی که قابلیت پردازش سیگنالهای دیجیتالی پیچیده را دارند، مقدور شده است. تکنولوژیهای مختلف شبکهای و ارتباطی (از جمله WiMAX) از OFDM برای دستیابی به نرخ داده بالاتر (که باند پهن گفته میشود) استفاده می‌کنند.
OFDMA نیز از چندین زیرحامل که فضای محافظی مابینشان نیست، بهره میبرد. ولی در OFDMA، زیر حاملها به گروههای مختلفی دسته بندی میشوند. هر گروه یک زیر کانال گفته میشود. لازم نیست زیر حاملهایی که یک زیر کانال را تشکیل میدهند، مجاور هم باشند (شکل 3-4). در فراسو[a145] یک زیر کانال ممکن است به وسیله چندین گیرنده مورد استفاده قرار گیرد. در فراسو[a146] نیز ممکن است به یک فرستنده یک یا چند زیر کانال اختصاص داده شود. در شکل(3-4) حامل‌ها با رنگ مشابه، یک زیر کانال را نشان میدهند.

شکل ‏34- باندهاي فرکانسي در OFDMA
در OFDM در هر پنجره زمانی مربوط به یک فرکانس تنها یک SS میتواند ارسال کند. این در حالی است که در OFDMA چندین SS میتوانند در زیر کانالهای مختلف ارسال کنند. شکل (3-5)
به وسیله گروهبندی، زیر کانالها بر اساس شرایط کانال و نرخ داده مورد نیاز به SSها اختصاص داده میشوند. به این ترتیب[a147] در یک پنجره زمانی BS میتواند توان ارسال بیشتری به SSهایی با SNR پایینتر و توان کمتر به SSها با SNR104 بالاتر، اختصاص دهد. همچنین گروهبندی به BS این امکان را میدهد که توان بیشتری را به زیر کانالهایی که به SSهای درون ساختمان منتسب هستند، اختصاص دهد که باعث پوشش بهتر در درون ساختمان میگردد. گروهبندی در فراسو میتواند توان ارسالی تجهیزات کاربر را با متمرکز کردن توان بر روی زیر کانالهای معینی، حفظ کند. این ویژگی برای حفظ باتری در کابردهای سیار بسیار کاربرد دارد.

شکل ‏35- گروه بندي در uplink[36]
در فرستنده WiMAX از IFFT 105برای ایجاد یک موج OFDM از دیتای مدوله شده و در مقابل در گیرنده از FFT106 برای دمودله کردن دیتای دریافتی استفاده میگردد. شکل(3-6)
اندازه FFT معادل تعداد زیرحاملها است. برای مثال در یک سیستم OFDM/OFDMA با 256 زیرحامل اندازه FFT برابر 256 است.

شکل ‏36- زنجيره فرستنده و گيرنده در WiMAX[36]
مدولاسیون دیجیتال
همانند دیگر[a148] سیستمهای ارتباطی، استاندارد 802.16 از مدولاسیون دیجیتال استفاده میکند. مدولاسیون دیجیتال، مدوله کردن یک سیگنال آنالوگ با یک سری کد دیجیتال (اطلاعاتی که باید ارسال شوند) برای انتقال این کدها از روی رسانهای چون فیبر، لینک رادیویی و … است. این مفهوم در شکل(3-7) نشان داده شده است. مدولاسیون دیجیتال نسبت به مدولاسیون آنالوگ کلاسیک از مزایایی چون مقاومت بهتر در برابر نویز، بهرهبردن از ارتباطات کارای دیجیتالی و الگوریتمهای کدینگ، برخوردار است.

شکل ‏37- مدولاسيون ديجيتال
انواع مختلفی از مدولاسیون های دیجیتال در سیستمهای ارتباطی قابل استفاده است. مدولاسیونها براساس مشخصه فیزیکی حامل سینوسی (فرکانس، فاز، دامنه و یا ترکیبی از آنها) تعریف میشوند. استاندارد 802.16 از چهار مدولاسیون پشتیبانی مینماید: BPSK، QPSK،16-QAM و64-QAM. در ادامه به اختصار به انواع مدولاسیونهای مورد استفاده در لایه فیزیکی OFDM و OFDMA استاندارد 802.16 پرداخته میشود.
BPSK یک مدولاسیون دیجیتال باینری است. یک سمبل مدولاسیون حامل[a149] یک بیت است. این مدولاسیون در برابر نویز و تداخل قابلیت اطمینان بالایی دارد. BPSK از تغییر در فاز برای[a150] کدینگ بیتها استفاده میکنند: هر سمبل مدولاسیون متناظر با یک فاز است. شکل(3-8) مدولاسیون BPSKرا نشان میدهد.

شکل ‏38- مدولاسيون BPSK
هنگامیکه نیاز به مدولاسیونی است که از نظر بکارگیری طیف فرکانسی کاراتر باشد، باید از مدولاسیونی استفاده شود که از سمبلهای[a151] بزرگ بیشتر [a152]بهره میبرد. برای مثال در QPSK هر سمبل حاوی 2 بیت است. شکل(3-9) این نوع مدولاسیون را نشان میدهد.در توان ارسالی[a153] برابر، این مدولاسیون نسبت به BPSK در مقابل نویز و تداخل از قابلیت اطمینان کمتری برخوردار است.

شکل ‏39- مدولاسيون QPSK
QAM دامنه دو حامـل سینـوسی را باتوجـه به کدهـای دیجیتـالی که بایـد ارسال شوند تغییر میدهد. مدولاسیونهای 16-QAM (4 بیت در هر سمبل) و 64-QAM (6 بیت در هر سمبل) در استاندارد 802.16 دیده شدهاند. 64-QAM کاراترین مدولاسیون است.

شکل ‏310- مدولاسيون 16-QAM
لايه MAC استاندارد IEEE 802.16
لايه MAC وظيفه دسترسي چندگانه به رسانه مشترک را بر عهده دارد. ويژگي‌هاي اصلي لايه MAC استاندارد 802.16 بطور خلاصه در زير ليست شده اند:
براي کاربردهاي باند پهن طراحي شده است.
اتصال گرا است. يعني تمامي ارسال‌ها در يک شبکه مبتني بر استاندارد 802.16 از طريق اتصال‌هاي مختلف انجام مي‌شود. اتصال‌ها يک طرفه بوده و مي‌توانند تک پخشي107، چند پخشي108 يا پخش فراگير109 باشند.
ارائه کيفيت سرويس براي هر اتصال امکان پذير است. کلاس‌هاي مختلف دسترسي که در اين زمينه تعريف مي شود CBR110 ،Non-real Time، VBR111 ،Real Time و 112BE [a154]هستند
از مکانيزم ARQ پشتيباني مي‌کند.
در مد PMP زمانبندي براي فريم‌هاي فراسو و فروسو به منظور رعايت عدالت 113و استفاده کارا از پهناي باند صورت مي‌گيرد.
درخواست پهناي باند صورت مي‌گيرد.
از ترافيک پيوسته و هجومی [a155]پشتيباني مي‌کند.
از کنترل توان حلقه باز و حلقه بسته براي کاهش توان مصرفي و تداخل، پشتيباني مي‌کند.
از مدولاسيون سازگار114 به منظور افزايش ظرفيت در محيط‌هايي که چندين کانال وجود دارد، پشتيباني مي‌کند.
از سرويس‌هاي مختلفي چون ديتا و صوت و VoIP[a156] پشتيباني مي‌کند.
از دو همبندي PMP و مش پشتيباني مي‌کند.
در ادامه به زيرلايه‌هاي مختلف MAC مرتبط با زمان‌بندی پرداخته می‌شود.
تطبيق لينک
با داشتن چندين نوع مدولاسيون، مي‌توان از مزيت تطبيق لينک بهره گرفت. تطبيق لينک مفهوم ساده‌اي دارد: هنگاميگه لينک راديويي خوب است، از يک مدولاسيون فشرده‌تر استفاده شود. بر عکس[a157] زمانيکه لينک راديويي بد است از يک مدولاسيون ساده‌تر(که قابل اطمينان‌تر است) استفاده می‌شود[a158]. شکل(3-11) اين مفهوم را نشان مي‌دهد. واضح است که هر چه يک SS به BS نزديکتر باشد، لينک مابين آنها بهتر است. در اين شکل، در کنار مدولاسيون عدد ديگري نشان داده شده است که نرخ کدينگ است. همانطور که ملاحضه مي‌شود، نرخ کدينگ نيز تحت تاثير قرار مي‌گيرد. به روش مدولاسيون و نرخ کدينگ، مشخصات[a159] هجمه‌ای[a160]115 گفته مي‌شود. هر چه لينک راديويي کيفيت بهتري داشته باشد، از الگوي مدولاسيون و کدينگ (116MCS) کاراتري استفاده مي‌شود.

شکل ‏311-تطبيق لينک [37]
در استاندارد مديريت خطا به دو روش زير صورت مي‌گيرد:
ARQ: در اين مکانيزم که تنها در MAC انجام مي‌گيرد، بسته‌هاي خراب در گيرنده دور ريخته مي‌شوند. ACK/NACK به تخصيص منابع MAC نياز دارند.
HARQ: عملکرد اين مکانيزم در هر دو لايه MAC و PHY است. بسته‌هاي خراب به جاي اينکه دور ريخته شوند، ذخيره مي‌شوند ACK/NACK بر روي کانال‌هاي اختصاصي ارسال مي‌شوند. گيرنده بسته‌هايي که دوباره ارسال شده‌اند را با بسته‌هايي[a161] که از قبل با خطا دريافت شده‌اند ترکيب مي‌نمايد تا به SNR و بهره

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه با موضوع شرکت های تجاری، الگوریتم زمانبندی، قابلیت اطمینان Next Entries دانلود پایان نامه با موضوع OFDM، 802.16، استاندارد، پیغامهای