Построение физического уровня беспроводной сети на основе время частотных кодов

Построение физического уровня беспроводной сети на основе время частотных кодов.

Крылов Владимир Владимирович,
профессор Нижегородского Государственного Технического Университета,

Аристархов Василий Юрьевич,
аспирант Нижегородского Государственного Технического Университета,

инженер по программному обеспечению ЗАО «Интел А.О».

На сегодняшний день острой проблемой развития высокоскоростных персональных сетей (PAN) стало отсутствие доступного, технически реализуемого решения для физического уровня. До недавнего времени технологии 802.15.1 (коммерческое название – Bluetooth) и 802.11 (коммерческое название Wi-Fi) были единственными способами организации сетей. Скорости передачи данных в них (до 100 Мбит/с), явно не соответствовали возрастающим потребностям пользователей. В феврале 2002 года, Федеральная Комиссия по связи США (FCC) предложила использовать частотный диапазон [3.1-10.6] ГГц для коммерческих предложений [1], что послужило поводом созданию альянса компаний MBOA (multi-band OFDM association) во главе с фирмой Intel. Результатом работы альянса стала выработка предложений по организации физического уровня и пользовательского доступа для высокоскоростных беспроводных сетей. Суть данных предложений сводилась к разбиению предложенного диапазона на поддиапазоны по 528 МГц, ведению передачи поочередно в каждом из поддиапазонов и использованию технологии ортогонального уплотнения несущих (OFDM) для борьбы с многолучевостью [2]. На канальном уровне планировалось использовать метод временного разделения каналов (TDMA) с коммутацией пакетов для организации множественного доступа. К сожалению, на данный момент так и не освоен выпуск серийных устройств – адаптеров такого рода сетей. Сказывается технологическая сложность и высокая стоимость. Наше предложение по построению архитектуры физического уровня беспроводной сети решает проблемы как для сетей, работающих в диапазоне [3.1-10.6] ГГц, так и масштабируемо на другие частотные диапазоны.

Следующий способ организации передачи данных позволяет эффективно решать поставленные задачи. Предоставленный частотный диапазон разбивается на поддиапазоны, в каждом из которых выделяются поднесущие на которых поочередно ведется передача. Цель использования поднесущих - повышение мощности передачи за счет скважности и борьба с многолучевостью за счет введения времени релаксации канала. Физический канал представляет собой изменяющиеся во времени по определенному закону частотные диапазоны. Данный способ позволяет организовать множественный доступ и вводить дополнительную скважность при необходимости повышения мощности передачи. На рис.1 представлен способ организации передачи для трех физических каналов. Здесь STFC (short time frequency code) – закон изменения поднесущих в поддиапазоне, LTFC (long time frequency code) – закон изменения частотных поддиапазонов. Как можно заметить из рисунка, для трех физических каналов STFC и LTFC законы различны, причем для второго физического канала введена дополнительная скважность, что позволяет повысить уровень излучаемой мощности.

Рисунок 1.

Способ организации передачи.

Guard interval - защитные интервалы, введенные с целью общей сетевой синхронизации для Ad-Hoc сетей в отсутствии центрального синхронизирующего устройства. Архитектурный дизайн для разрабатываемого физического уровня представлен на рисунке 2.

Рисунок 2.

Структурная схема устройства – адаптера беспроводной высокоскоростной сети.

Литература.

1. First report and order in the matter of revision of part 15 of the commissions rules regarding ultrawideband transmission systems, Federal Communications Commission (FCC 02-48), Std., April 2002, Washington, DC, ET-Docket 98-153.

2. http://www.ieee802.org/15/ .

Поступила в редакцию 8 августа 2007 г.