Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

1 Trådløs Kommunikasjon Andreas Arntsen Bård Myrstad.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "1 Trådløs Kommunikasjon Andreas Arntsen Bård Myrstad."— Utskrift av presentasjonen:

1 1 Trådløs Kommunikasjon Andreas Arntsen Bård Myrstad

2 2 Artikler  Wireless Bandwidth in the Making  metoder for økt båndbredde i trådløse nett  A MAC Protocol for a Wireless LAN Based on OFDM-CDMA  lokale WLAN alternativer  Packet Mode in Wireless Networks: Overview of Transition to Third Generation  2. generasjon – GSM, CDMA/IS95A  2.5 generasjon – GSM/GPRS/HSCSD, CDMA/IS95B  3. generasjon – UMTS, CDMA2000

3 3 Trådløse teknikker for økt utnyttelse av frekvens spekteret ”Wireless Bandwidth in the making” Sergio verdu, Princeton University IEEE Communication Magazine, july 2000

4 4 Båndbredde/datarate kapasitet  Radio frekvens spekteret  En endelig resurs  Reguleres av myndighetene  Flere interessegrupper MHz Slutten av 80-tallet50MHz MHz

5 5 Moor’s law  Shannon’s capacity law  Datarate per frekvens er begrenset  Moore’s law virker ikke i det trådløse domene  Men det er mer å gå på

6 6 Problemer i trådløsverden  Fading  Varierer over tid  Trådløse kanalers parametere varierer mer  Doppler  Multi-User  Brukerne er geografisk sprett.. .. Og de er ukoordinerte  Strøm begrensninger  Begrenser styrken på signalet  Begrenser kompleksiteten i design

7 7 Multi-aksess teknikker  Oppdeling av celler  3G har en hierarkisk cellestruktur, der ”hot spots” kontrolleres av mikroceller  Kan ikke deles uendelig  Trenger flere basestasjoner  Flere og større ”gråsoner”  Terminalene vil bytte basestasjon oftere

8 8 Forbedringer i CDMA  Bredspekter teknikker er robuste men gir dårligere utnyttelse av frekvens spekteret  Øke antall brukere per chip  4 ganger bedre utnyttelse ved å gå fra ¼ til 2 brukere pr chip  Skille data og taletrafikk  Stiller ulike krav til signal styrke og spektral utnyttelse  Går fra simultan transmisjon til pakke trafikk

9 9 Forbedringer i TDMA  Dynamisk tildeling av kanaler  Tildeler større/flere tidsluker ved liten trafikk  Prising for trafikkbelastning  Hybrider av CDMA og TDMA

10 10 Wideband impuls radio  Sender korte impulser i små tidsintervall  Stjeler tidsluker fra andre frekvenser  Foreløpig ikke lovlig

11 11 Multi-bruker deteksjon  Støy fra andre brukere utgjør en stor del av den totale støyen  2G ser på dette som bakgrunnsstøy  Multi-aksess støy har struktur og er mindre tilfeldig enn Gaussisk støy  Kan brukes til filtrering  Kjenne igjen tidligere mottatte signaler

12 12 Antenne Array  Direktive antenner  Mindre strømkrevende  Minsker støyen til andre antenner  Reduserer forsinkede signaler  Smarte antenner  Justeres automatisk etter hvor brukerne befinner seg  Ikke så effektivt innendørs

13 13 Antenne Array  Et mottaker antenne array med tilstrekkelig avstand mellom mottakerne  Fadingen er uavhengig av hverandre Vi et robust signalet  Et antenne array på sender siden Subkannaler – kan sende ulik informasjon på hver sender på samme frekvens  Forutsetter kjente fading konstanter

14 14 Fading mottiltak  Tid  Sprer informasjonen i hvert bit over tid, ”interleaving”, for å hindre error bursts  Frekvens  Bredspektret modulasjon sprer informasjonen i hvert bit over frekvens  Rom  Antenne array  ”Macrodiversity” – samme melding mottas av flere basestasjoner samtidig  Multi-bruker  Flere sendere kan oppnå bedre effektivitet sammen

15 15 Channel Error Control Coding  Legge på redundant informasjon  Turbo koding/dekoding  Oppnår ytelse nær opp mot Shannons grense  Er iterativ og har en dekoding forsinkelse som gjør den ubrukelig for tale  Burst error correction og interleaving er mest brukt  Fremtidige strategier  Adaptive kode strategier - varierer antall bit per sendte symbol etter kanalens fading nivå  Toveiskommunikasjon

16 16 Lokale WLAN alternativer ”A MAC Protocol for a Wireless LAN Based on OFDM-CDMA” Francesca Cuomo, Andrea Baiocchi & Roberto Cautelier, University of Rome ”La Sapienza IEEE Communications Magazine, September 2000

17 17 LAN requirements, krav til et godt lokalnett  Høy båndbredde  Rask og sikker overføring  Fleksibelt med hensyn på utvidelser og endringer

18 18 Hvorfor trådløst?  Enklere å sette opp  Kontinuerlig dekning  Ad hoc endringer og utvidelser blir enklere  Støtter bruker-/terminalmobilitet

19 19 Hvorfor trådløst?  Mange alternativer, alt fra relativt billige nett(Bluetooth og infrarødt WLAN), til dyrere radiobaserte nett(IEEE og HIPERLAN)  Trådløse nett er relativt billige i forhold til tradisjonelle ’kablede’ nett, spesielt med tanke på oppgarderinger, eller ved endringer i infrastrukturen i nettet.

20 20 WLAN satt i perspektiv ParameterUMTSMBS (Mobile Broadband Systems) WLAN Områder Inne/Ute Mest Inne Frekvenser MHz MHz 40 og 60 GHz2.4, 5 og 17 GHz, (eksperimenter med 60 GHz) Data rate 2 Mb/s2-155 Mb/s1-54Mb/s Avstand fra Basestasjon 10 km mCa 50 m Fart Bil på motorveien Under 50 km/tLav fart

21 21 WLAN arkitektur  Terminaler (PCer, Laptop’er ol.. egentlig alt med et WLAN kort som passer)  Basestasjoner, kommuniserer med flere terminaler  Gateway/router til andre nett, for eksempel Internett

22 22 WLAN protokoller  Service layer(SL), Adressering, ruting og trafikkstyring. Omtrent som et IP lag men med bedre støtte for QoS  Adaption layer(AL), tilpasser SL pakker til MAC, sjekker mottatte pakker for feil og ber eventuelt om retransmittering  Medium Access Control(MAC) layer, sørger for fordeling av radioressursene mellom ulike pakkestrømmer  Physical layer, modulering/demodulering, kanalkoding, synkronisering og transmisjon

23 23 Bredbånds WLAN  Høy ytelse, radiobasert  Skal støtte roaming, tillate brukere å bruke andre nett enn ’hjemmenettet’  Støtte for flere tjenester, alt fra best- effort til krevende realtime applikasjoner

24 24 Praktiske problemer  Irregulært innendørs miljø  Interferens fra andre systemer  Lav signalstyrke både pga. begrenset batterikapasitet i terminaler og pga. lovgivning  Objekter og personer beveger på seg

25 25 Mottiltak  ’smarte’ antenner  Bedre feildeteksjon og korreksjon  Robuste moduleringsteknikker, som for eksempel Orthogonal frequency- division multiplexing(OFDM)

26 26 Modulering og Multiple Access  Single Carrier(SC)  Alt sendes på en kanal/frekvens  Intersymbol interferens(ISI), på grunn av at deler av symbolene bruker lengre tid  Multi Carrier(MC) OFDM  Kanalen deles i flere under-kanaler, og det legges inn pauser mellom signalene  Mer sårbar for ustabile oscillatorer (signalgenererere) siden data sendes i parallell  To muligheter  OFDM-TDMA  OFDM-CDMA

27 27 Pakkeoverføring i cellulære nett ”Packet Mode in Wireless Networks: Overview of Transition to Third Generation” Behcet Sarikaya, University of Aizu IEEE Communication Magazine, September 2000

28 28 Dagens nett(2G)  GSM, IS-95/CDMA  Lav båndbredde, kb/s  Taletelefoni dominerer  Prognoser spår fortsatt vekst innen taletelefoni, og en ’eksplosjon’ når det gjelder øvrige tjenester

29 29 Krav til morgendagens cellulære nett  Bedre kapasitet  Større båndbredde til den enkelte bruker  Støtte for avanserte/krevende applikasjoner og terminaler  Integrasjon med Internet, støtte for Mobil IP

30 30 Tjenester/Båndbredde  Tale/lav båndbredde  E-post,  Filoverføring, bilder, musikk  TV, video/høy båndbredde

31 31 Veien til 3G  2G+ er utvidelser av dagens 2G nett  samme luftgrensesnitt  Tilbyr høyhastighetstrafikk  GPRS  En utvidelse av GSM  kb/s downlink, 154 kb/s uplink  TDMA (Time Division Multiple Access)-basert  IS-95B  En utvidelse av IS-95  CDMA (Code Division Multiple Access)-basert

32 32 GPRS arkitektur

33 33 Logiske kanaler i GPRS  Packet Common Control Channel PCCCH  Packet Random Access Channel (PRACH)  (uplink) for å initiere data eller signal trafikk  Packet Paging Channel (PPCH)  (downlink) for å nå en mobil før pakketransport  Packet Access Grant Channel (PAGCH)  (downlink) sende resurs tildeling til en mobil  Packet Broadcast Control Channel (PBCCH)  (downlink) kringkaster system info for pakketrafikk

34 34 Andre kanaler i GPRS  Packet Data Transfer Channel (PDTCH)  En kanal dedikert til datatrafikk  Midlertidig gitt til 1 mobil  1 mobil kan bruke flere PDTCH  Enten uplink eller downlink  Packet Assosiated Control Chanel  Signal informasjon til en bestemt mobil  Allokering og re-allokerings meldinger f.eks. PDTCH’er

35 35 Protokoll lagene i GPRS

36 36 Temporary Block Flow (TBF)  Den fysiske forbindelsen for transport av en LLC pakke  Hver TBF får utdelt en unik ID av nettverket  Kan transporteres ved en eller flere PDTCH’er

37 37 IS-95B  Støtter multiple koder per mobil  1 FCC (Fundamental Code Channel) + opptil 7 SCC (Supplemental Code Channels  20 ms frames  9.6kb/s eller 14.4 kb/s

38 38 Kanaler i IS-95B  Downlink kanaler  Pilot channel  Gir CDMA infrastruktur meldinger f.eks. demodulasjon  Paging channel  Traffic channel  Uplink kanaler  Access channel  Initierer en oppringing/svar på en paging channel melding  Traffic channel  Sync channel  Sender ut info om bl.a. paging channel data rate

39 39 IS-95B  En mobil sender primært på FCC  Basestasjonen sender en SCCassign melding til mobilen og begynner å sende på SCC kanalen  Mobilen sender en SCCrequest melding og får en SCCassign melding tilbake, sender så på SCC kanalen  En celle kan ha 64 uplink kanaler på en gitt frekvens

40 40 Tredje generasjons nett  Mye forskning siden tidlig på 90-tallet  To hovedkonkurrenter  CDMA-2000  UMTS  Begge baserer seg på WCDMA (Wideband Code Division Mulitple Access) som radiogrensesnitt, og vil sannsynligvis ha kompatible terminaler

41 41 cdma2000  Bygger videre på IS-95B  0 eller 1 SCC kanaler med 9.6kb/s til 2Mb/s  Frames på 5, 10, 20, 40 og 80 ms  Downlink channels = forward channels og uplink channels = reverse channels  En rekke nye kanaler bl.a. for tilstandsinformasjon

42 42 cdma2000  For å få tilgang til en eller flere trafikkanaler sender mobilen en access probe (på R-ACH)  En trafikk kanal blir tildelt via en melding i neste frame  Ingen melding mottas  Sender meldingen igjen etter en eksponensielt økende tid  Radio Configuratons  Spesifiserer datarate, coding og andre parametere  Settes ved initiering av kanalen  Har f.eks. radio konfigurasjoner for bakover kompatibilitet

43 43 UMTS  Båndbredde 2 Mb/s (GPRS rundt 160 kb/s)  Informasjon og underholdning  Et arbeidsredskap Fjernarbeid, tilgang til bedriftens intranett Video konferanse


Laste ned ppt "1 Trådløs Kommunikasjon Andreas Arntsen Bård Myrstad."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google