Мобильные телекоммуникации

Сообщение запроса изменения профайла нисходящего канала (DBPC-REQ)

Сообщение DBPC-REQ посылается из SS к BS с использованием базового CID SS для запроса изменения профайла нисходящего канала, который используется BS для передачи данных SS. Сообщение DBPCREQ будет послано с текущим значением типа передачи данных. Если SS была пассивна в течение некоторого времени в восходящем канале и обнаруживает деградацию условий в нисходящем канале, то она использует это сообщение для повышения качества передачи данных. Формат сообщения представлен в табл. 8.30.

DIUC

Значения DIUC (Downlink Interval Usage Code) определены в табл. 8.13, 8.14.

Сообщение отклика на изменение профайла нисходящего канала (DBPC-RSP)

Сообщение DBPC-RSP посылается BS с привлечением базового CID SS в ответ на запрос DBPC-REQ, посланный SS. Если параметр DIUC совпадает с содержащемся в запросе DBPC-REQ, то он воспринимается. В противном случае, если запрос отвергается, параметр DIUC должен быть предыдущим, при котором SS получал данные по нисходящему каналу. Формат сообщения представлен в табл. 8.31.

Сообщение сверки часов (CLK-CMP)

В сети с сервисными потоками, несущими данные, где требуется реконструирование сигналов часов (напр., DS1 и DS3), базовая станция периодически широковещательно посылает сообщения CLK-CMP. Если это предусмотрено, BS будет генерировать сообщение CLK-CMP с интервалом, который определен согласно формату, описанному в табл. 8.32.

Сообщения CLK-CMP включают в себя следующие параметры: ID часов (Clock ID), порядковый номер и результат сравнения показаний часов CCV (Clock Comparison Value).

Порядковый номер

8-битовый код, инкрементируемый BS на 1 (по модулю 256) при формировании сообщения CLK-CMP. Этот параметр используется для детектирования потери пакетов.

Результат сверки часов

8-битовый код разности (по модулю 256) между следующими двумя эталонными сигналами: (1) 10МГц эталонная частота, синхронизованная с символьными часами радиоканала (например, GPS), и (2) эталонной частотой 8.192 МГц, синхронизованной с сетевыми часами.

Сообщение команды De/Re (DREG-CMD)

Сообщение DREG-CMD отправляется базовой станцией по базовому CID SS, чтобы изменить ее состояние доступа. По получении DREG-CMD SS выполнит операцию, предписываемую присланным кодом операции. Тип управления МАС для данного сообщения представлен в табл. 8.33.

Коды операции и их значения представлены в табл. 8.34.

Несколько МАС-PDU могут быть переданы вместе как по восходящему, так и по нисходящему каналам. МАС-PDU управляющих сообщений, пользовательских данных, запросов полосы могут быть пересланы за одну передачу. Схема объединения иллюстрируется на рис. 8.17.

Рис. 8.17. Объединение MAC PDU (каждое из полей имеет свой уникальный CID)

МАС SDU может быть разделен между одним или более МАС PDU. Это позволяет более эффективно использовать доступную полосу пропускания с учетом требующегося уровня QoS. Фрагментация может быть реализована по инициативе BS или SS. Это определяется на базе формирования соединения.

В случае включения режима упаковки, МАС может упаковывать по несколько MAC SDU в один MAC PDU. В режиме упаковки используется атрибут соединения, который говорит о том, используются ли пакеты постоянной длины или переменной. Схема упаковки для МАС-SDU постоянной длины показана на рис. 8.18, то же для переменной длины отображено на рис. 8.19.

Рис. 8.18. Упаковка MAC SDU постоянной длины

Рис. 8.19. Упаковка MAC SDU переменной длины

Для улучшения эффективности процесса запрос-предоставление предусмотрен механизм диспетчеризации. Путем задания параметров диспетчеризации и QoS BS может получить требующуюся пропускную способность и время отклика для восходящего канала.

Базовые виды услуг перечислены в таблице 8.35, это UGS (Unsolicited Grant Service), сервис запросов реального времени rtPS (Real-Time Polling Service), nrtPS (Non.-REAL-Time Polling Service) и сервис наилучшего возможного BE (Best Effort). Каждый вид сервиса приспособлен для определенного типа потока данных.

Заметим, что каждой SS приписано три CID для целей отправки и получения управляющих сообщений. Используется три соединения, чтобы обеспечить дифференцированные уровни QoS для разных соединений, транспортирующих управляющий трафик МАС. Увеличение или уменьшение требований к полосе необходимо для всех сервисов, кроме соединений с постоянной скоростью передачи (например, несжимаемый UGS). Полоса таких соединений не может быть изменена с момента формирования до ликвидации. Требования к сжимаемым UGS, таким, как каналированные Т1, могут варьироваться в зависимости от трафика.

Когда SS нужно запросить полосу для конкретного соединения с ВЕ диспетчеризацией, она посылает сообщение BS, содержащее требование немедленного соединения DAMA (Demand Assigned Multiple Access). QoS соединения определяется в процессе формирования и обеспечивается BS.

Для получения нужной полосы восходящего канала SS использует запросы, направляемые ею к BS. Так как профайл восходящего канала может меняться динамически, все запросы полосы должны выражаться в байтах, которые необходимы для передачи МАС-заголовка и поля данных, но не должны учитывать издержки физического уровня. Такие запросы могут быть посланы в период запроса IE или любого кластера предоставления данных типа IE.

В зависимости от характера запроса полосы существует два режима работы SS: GPC (Grant per Connection) и GPSS (Grant per Subscriber Station). В первом случае BS предоставляет полосу конкретно каждому соединению, в то время как во втором случае полоса предоставляется всем соединениям SS. В последнем случае (GPSS) можно использовать меньшую суммарную полосу пропускания, а продвинутая SS может перераспределять полученную от BS полосу. Такой алгоритм удобен для решения задач реального времени, когда требуется более быстрый отклик.

Запрос ( polling ) является процессом, с помощью которого базовая станция резервирует SS полосу. Это резервирование может быть выполнено для отдельной SS или группы станций. Резервирование для группы соединений и/или SS в действительности определяет информационный элемент (IE) соединения при запросе полосы. Полоса всегда запрашивается на основе CID, а резервирование полосы осуществляется для соединения (режим GPC) или для SS (режим GPSS).

Когда SS опрашиваются индивидуально, никакого сообщения не посылается, просто производится резервирование для SS в восходящем канале, достаточное для реагирования на запросы полосы. Если SS не нуждается в полосе, она возвращает байт 0xFF. Станции SS, работающие в режиме GPSS, при наличии активного UGS-соединения с достаточной полосой индивидуально опрашиваться не будут, если только они не выставили бит PM (Poll Me) в заголовке пакета UGS-соединения. Это экономит полосу на опросе всех SS.

Если имеется недостаточная полоса пропускания для индивидуального опроса неактивных SS, некоторые SS могут опрашиваться в составе мультикаст-групп или с привлечением широковещательного опроса Определенные CID зарезервированы для мультикаст-групп и для широковещательных сообщений.

МАС-протокол поддерживает несколько дуплексных технологий. Выбор дуплексной техники может повлиять на определенные параметры уровня PHY, а также на перечень поддерживаемых возможностей. На МАС-уровне поддерживаются кадровые и бескадровые спецификации PHY. Для бескадрового режима PHY значение интервала диспетчеризации выбираются МАС. При бескадровой FDD PHY восходящий и нисходящий каналы размещаются на разных частотах, так что каждая SS может осуществлять прием и передачу одновременно. Оба эти канала не используют фиксированной длины кадров. В такой системе нисходящий канал находится всегда во включенном состоянии, и все SS слушают его. Трафик передается широковещательно, используя мультиплексирование по времени (TDM). В восходящем канале применяется режим мультиплексирования TDMA (Time Division Multiple Access).

В кадровой (кластерной) системе FDD (Frequency Division Duplex) восходящий и нисходящий каналы размещаются на разных частотах, а нисходящие данные передаются в виде кластеров (bursts). Для обоих направлений обмена используются кадры фиксированной длины. Это помогает использовать разные типы модуляции. При этом могут применяться полнодуплексные и полудуплексные SS.

В режиме TDD (Time Division Duplexing) восходящий и нисходящий каналы используют одну и ту же частоту. TDD -кадр имеет фиксированную длительность и содержат субкадры для восходящего и нисходящего каналов. Кадр делится на целое число физических доменов (PS — slots), которые помогают легко поделить полосу. Работа системы в режиме TDD и структура TDD-кадра показана на рис. 8.20.

Рис. 8.20. Структура TDD кадра

Синхронизация восходящего канала базируется на эталонных временных метках восходящего канала, которые задаются счетчиком, инкрементируемым в 16 раз чаще, чем частота PS. Это позволяет часам SS быть хорошо синхронизованными с BS.

Карта резервирования полосы восходящего канала использует в качестве модулей минидомены (minislot). Размер минидомена определяется как число физических доменов PHY PS и содержится в дескрипторе восходящего канала. Один минидомен содержит n PS, где n — целое число из интервала 0-255.

Информация в DL-MAP относится к текущему кадру, то есть к кадру, в котором она доставлена. Информация, доставляемая в UL-MAC, относится к временному интервалу, начинающемуся в момент резервирования (измеряется от начала поученного кадра и до конца последнего зарезервированного минидомена). Пустые IE указывают на паузы в передаче по восходящему каналу. Станции SS не могут осуществлять передачу в это время. Данный вид синхронизации используется как для TDD, так и для FDD. Вариант TDD показан на рис. 8.21, а сходный вариант, реализуемый для FDD показан на рис. 8.22.

Рис. 8.21. Максимальное время релевантности управляющей информации PHY и MAC (TDD)

В бескадровых системах PHY DL-MAP содержит только временные метки восходящего канала и не определяет, какую информацию следует передавать. Все SS постоянно ищут нисходящий сигнал для любого сообщения, которое к ним адресовано. Сообщение UL-MAP содержит временную метку, которая указывает на первый минидомен, который определяет мэпинг (соответствие). Задержка от конца UL-MAP до начала первого интервала в восходящем канале определенная таблицей соответствия, будет больше максимума RTT плюс время обработки, необходимое SS (см. рис. 8.22).

Рис. 8.22. Временная релевантность UL-MAP информации (бескадровое FDD)