IEEE 802.22 - IEEE 802.22

IEEE 802.22 , bir olan standart kullanılarak kablosuz bölgesel alan ağına (WRAN) için beyaz boşluk içinde televizyon (TV) frekans spektrumunda. IEEE 802.22 WRAN standardının geliştirilmesi, erişilmesi zor olan geniş bant erişimini sağlamak için, televizyon yayın hizmetine tahsis edilen coğrafi olarak kullanılmayan spektrumun parazitsiz bir şekilde paylaşılmasına izin vermek için bilişsel radyo (CR) tekniklerini kullanmayı amaçlamaktadır. düşük nüfus yoğunluklu alanlar, kırsal ortamlara özgüdür ve bu nedenle zamanlıdır ve dünya çapında geniş bir uygulanabilirlik potansiyeline sahiptir. TV bantlarının müdahaleci olmayan bir şekilde fırsatçı kullanımı için CR tekniklerine dayalı standartlaştırılmış bir hava arayüzü tanımlamak için dünya çapındaki ilk çabadır.

IEEE 802.22 WRAN'lar, görevdeki operasyonda herhangi bir zararlı parazite neden olmayacak şekilde TV yayın bantlarında çalışacak şekilde tasarlanmıştır: dijital TV ve analog TV yayını ve kablosuz mikrofonlar gibi düşük güçlü lisanslı cihazlar. Standardın 2010 yılının ilk çeyreğinde tamamlanması bekleniyordu, ancak sonunda Temmuz 2011'de yayınlandı.

IEEE P802.22.1 , TV Yayın Bantlarında çalışan düşük güçlü lisanslı cihazlar için zararlı parazit korumasını geliştirmek için geliştirilen ilgili bir standarttır. IEEE P802.22.2 , IEEE 802.22 Sistemlerinin kurulumu ve dağıtımı için önerilen bir uygulamadır. IEEE 802.22 WG , 802.22 standardını yazmak üzere yetkilendirilmiş IEEE 802 LAN / MAN standartları komitesinin bir çalışma grubudur . İki 802.22 görev grubu (TG1 ve TG2) sırasıyla 802.22.1 ve 802.22.2 yazmaktadır.

Teknoloji

ABD Federal İletişim Komisyonu (FCC) tarafından Mayıs 2004'te yayınlanan önerilen kural koyma (NPRM) bildirimine yanıt olarak , Kablosuz Bölgesel Alan Ağları üzerine IEEE 802.22 çalışma grubu Ekim 2004'te kuruldu. Resmi olarak Kablosuz için Standart olarak adlandırılan projesi Bölgesel Alan Ağları (WRAN) - Özel gereksinimler - Bölüm 22: Bilişsel Kablosuz RAN Orta Erişim Kontrolü ( MAC ) ve Fiziksel Katman ( PHY ) Spesifikasyonları: TV Bantlarında işlem için politikalar ve prosedürler, tutarlı, ulusal bir sabit nokta oluşturmaya odaklanmıştır. 54 ile 862 MHz arasındaki UHF / VHF TV bantlarını kullanacak çok noktalı WRAN . IEEE 802.22'de belirli TV kanallarının yanı sıra bu kanalların koruyucu bantlarının da iletişim için kullanılması planlanmaktadır.

Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü birlikte FCC ile (IEEE), mevcut spektrum keşfi için merkezi bir yaklaşım izlemiştir. Spesifik olarak her bir baz istasyonu (BS) , konumunun bildirilmesine izin verecek bir GPS alıcısı ile donatılacaktır. Bu bilgiler merkezi sunuculara geri gönderilecek (ABD'de bunlar FCC tarafından yönetilecektir), bu sunucular BS alanındaki mevcut ücretsiz TV kanalları ve koruma bantları hakkındaki bilgilerle yanıt verecektir. Diğer öneriler, BS'nin hangi kanalların iletişim için uygun olduğuna kendi başına karar vereceği durumlarda, yalnızca yerel spektrum algılamaya izin verecektir. Bu iki yaklaşımın bir kombinasyonu da tasavvur edilmektedir. TV beyaz boşluk bandında (TVWS) çalışacak cihazlar esas olarak iki tipte olacaktır: Sabit ve Kişisel / Taşınabilir. Sabit cihazlar, yerleşik bir GPS cihazı ile coğrafi konum belirleme özelliğine sahip olacaktır . Sabit cihazlar ayrıca TVWS'de çalışan alandaki diğer vericileri tanımlamak için merkezi veri tabanıyla iletişim kurar. Paraziti önlemek için FCC ve IEEE tarafından önerilen diğer önlemler arasında dinamik spektrum algılama ve dinamik güç kontrolü bulunur.

WRAN topolojisine genel bakış

802.22 standardının ilk taslakları, ağın bir noktadan çok noktaya esasına göre ( P2MP ) çalışması gerektiğini belirtir . Sistem, baz istasyonları (BS) ve müşteri tesis ekipmanı (CPE) tarafından oluşturulacaktır. CPE'ler bir kablosuz bağlantı aracılığıyla bir BS'ye bağlanacaktır. BS'ler, kendisine bağlı tüm CPE'ler için ortam erişimini kontrol edecektir.

WRAN Baz İstasyonlarının temel bir özelliği, bilişsel bir algılama gerçekleştirebilecek olmalarıdır . Bu, CPE'lerin spektrumu algılaması ve BS'ye ne hissettiği hakkında bilgi veren periyodik raporlar göndermesidir. BS, toplanan bilgilerle, kullanılan kanalda bir değişikliğin gerekli olup olmadığını veya tam tersine, aynı kanalda gönderip almaya devam edip etmeyeceğini değerlendirecektir.

PHY katmanına bir yaklaşım

PHY katmanı farklı koşullara adapte olabilmeli ve ayrıca iletimde veya istemcilerde (CPE'ler) hata olmadan kanaldan kanala atlamak için esnek olmalıdır. Bu esneklik, bant genişliğini, modülasyonu ve kodlama şemalarını dinamik olarak ayarlayabilmek için de gereklidir. OFDMA , yukarı ve aşağı bağlantılarda iletim için modülasyon şeması olacaktır. OFDMA ile BS'ler ve CPE'ler için gerekli olan bu hızlı adaptasyonu elde etmek mümkün olacaktır. Yalnızca bir TV kanalı kullanıldığında (bir TV kanalının bant genişliği 6 MHz ; bazı ülkelerde 7 veya 8 MHz olabilir) yaklaşık maksimum bit hızı 30 km mesafede 19 Mbit / sn'dir. Ulaşılan hız ve mesafe, standardın gereklerini yerine getirmek için yeterli değildir. Channel Bonding özelliği bu sorunu ele alır. Kanal Birleştirme, Tx / Rx için birden fazla kanalın kullanılmasından oluşur. Bu, sistemin daha iyi bir sistem performansına yansıyacak daha yüksek bant genişliğine sahip olmasını sağlar.

MAC katmanına bir yaklaşım

Bu katman, bilişsel radyo teknolojisine dayanacaktır . Aynı zamanda spektrumu algılayarak çevredeki değişikliklere dinamik olarak adapte olabilmelidir. MAC katmanı iki yapıdan oluşacaktır: Çerçeve ve Süper Çerçeve. Birçok çerçeveden bir süper çerçeve oluşturulacaktır. Süper çerçeve, bir süper çerçeve kontrol başlığına (SCH) ve bir başlangıca sahip olacaktır. Bunlar, iletilmesi mümkün olan ve parazite neden olmayan her kanalda BS tarafından gönderilecektir. Bir CPE açıldığında, spektrumu algılar, hangi kanalların mevcut olduğunu bulur ve BS'ye eklemek için gerekli tüm bilgileri alır.

CPE tarafından iki farklı spektrum ölçümü yapılacaktır: bant içi ve bant dışı . Bant içi ölçüm, BS ve CPE tarafından kullanılan gerçek kanalın algılanmasından oluşur. Bant dışı ölçüm, kanalların geri kalanının algılanmasından oluşacaktır. MAC katmanı, bant içi veya bant dışı ölçümlerde iki farklı algılama türü gerçekleştirecektir: hızlı algılama ve ince algılama . Hızlı algılama, kanal başına 1 ms'nin altındaki hızlarda algılamaya dayanacaktır. Bu algılama CPE tarafından gerçekleştirilir ve BS ve BS'ler tüm bilgileri toplar ve yapılacak yeni bir şey olup olmadığına karar verir. İnce algılama daha fazla zaman alır (kanal başına yaklaşık 25 ms veya daha fazla) ve önceki hızlı algılama mekanizmasının sonucuna göre kullanılır.

Bu algılama mekanizmaları, öncelikli olarak görevli bir iletimin olup olmadığını ve buna müdahale etmekten kaçınmaya ihtiyaç olup olmadığını belirlemek için kullanılır.

Güvenilir algılama gerçekleştirmek için, yukarıda açıklandığı gibi tek bir frekans bandında ("konuşmadan önce dinleme" modu) temel işlem modunda, veri aktarımına izin verilmeyen sessiz zamanların tahsis edilmesi gerekir. Veri iletiminin bu tür periyodik kesintileri, bilişsel radyo sistemlerinin QoS'sini bozabilir. Bu sorun, WRAN sistemlerinin veri iletiminin herhangi bir kesinti olmaksızın spektrum algılama ile paralel olarak gerçekleştirildiği IEEE 802.22'de Dinamik frekans atlama (DFH) olarak adlandırılan alternatif bir çalışma modu ile giderilir .

Şifreleme, kimlik doğrulama ve yetkilendirme

Yalnızca AES - GCM kimlik doğrulamalı şifreleme şifreleme algoritması desteklenir.

Kimlik doğrulama ve şifreleme anahtarı türetme için EAP-TLS veya EAP-TTLS kullanılmalıdır . IEEE 802.22, cihaz üreticisi, MAC adresi ve FCC Kimliği (sırasıyla Üretici / Hizmet Sağlayıcı sertifikası, CPE sertifikası ve BS sertifikası) gibi bilgilere dayalı olarak cihazların kimlik doğrulaması ve yetkilendirmesi için uzantılar kullanan bir X.509v3 sertifika profilini tanımlar. .

Bu , ağ sağlayıcılarının, ağ sağlayıcılarının seçimine göre üreticiler tarafından incelenmemiş cihazlara ağ erişimini reddettiği bir tür müşteri kilitlenmesine izin verebilir (yani, cihaz, bir X.509 sertifikasının özel anahtarına sahip olmalıdır. ağ sağlayıcısının kabul edeceği bir üretici sertifika yetkilisine (CA) güven zinciri ), modern hücresel ağlardaki SIM kilidinden ve kablo ağlarındaki DOCSIS "sertifika test edicilerinden " farklı değildir .

802.11af ile Karşılaştırma

802.22'ye ek olarak, IEEE başka bir beyaz boşluk bilişsel radyo standardı olan 802.11af'ı standartlaştırmıştır . 802.22 bir kablosuz bölgesel alan ağı (WRAN) standardı iken, 100 km'ye kadar olan menziller için 802.11af, 1 km'ye kadar olan mesafeler için tasarlanmış bir kablosuz LAN standardıdır. 802.22 ve 802.11af standartları arasında bir arada yaşama, merkezi veya dağıtılmış yöntemlerle ve çeşitli birlikte yaşama tekniklerine dayalı olarak uygulanabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar