Per pastaruosius porą metų bevielių vietinių ryšio tinklų srityje atsirado naujoviškos didelę duomenų perdavimo spartą ir gerą teritorijos perdengimą garantuojančios sistemos. Šiuo metu Europoje, JAV ir Japonijoje kuriami plačiajuosčio bevielio multimedia ryšio 5 GHz dažnių diapazone standartai didžiausią dėmesį skiria paslaugų kokybei, saugai, judrumui ir didelei tinklo pralaidai. Šios technologijos puikiai papildys trečiosios kartos korinio ryšio tinklus. HiperLAN2 yra viena iš tokių sistemų, kurią šiuo metu bando apibrėžti ETSI vykdomo projekto BRAN dalyviai. Svarbiausios naujosios specifikacijos dalys buvo nustatytos jau 1999 m. pabaigoje. Europos ir Japonijos standartų tarnybos (ETSI ir ARIB, atitinkamai) sugebėjo pasiekti beveik tobulą harmoniją. HiperLAN2 leis pasiekti duomenų perdavimo spartas iki 54 Mb/s ir bus skirta vietiniam ryšiui ir pastatų viduje, ir jų išorėje.

Įvadas

   Naujoji poreikio banga plačiajuosčio bevielio ryšio tinklams kilo dėl ženklaus mobiliojo ir bevielio ryšio apimčių augimo, daugiaterpių (multimedia) paslaugų bei spartaus Interneto prievadų atsiradimo, o taip pat dėl to, kad prasidėjo platus telekomunikacijų rinkos dereguliavimas. Dabartiniai bevielių telekomunikacijų tinklai dažniausiai yra siaurajuosčiai ir naudojami komutuojamomis grandinėmis teikiamose paslaugose, pavyzdžiui, balso ryšiui. Antrosios ir trečiosios kartos korinio ryšio sistemų tinklai dabar siekia užtikrinti vartotojui iki 2 Mb/s spartos ryšį. Tai leis ženkliai pagerinti komutuojamųjų paketų pagalba teikiamų paslaugų, tokių kaip Internetas ar mobilieji daugiaterpiai taikymai, kokybę. Tam reikia naujų plačiajuosčių bevielio ryšio tinklų, kurie leistų pasiūlyti integruotas didelės spartos paslaugas (duomenų, balso ir vaizdo perdavimą) ir galėtų nebrangiai užtikrinti gerą paslaugų kokybę QoS (Quality of Service). Kuriant tinkamas perdavimo ir tinklų technologijas prireikė milžiniškų mokslinių ir standartų kūrimo pastangų. Šiuo metu, kurdami plačiajuosčio daugiaterpio ryšio standartus, darbuojasi daug atskirų specialistų grupių. Interneto inžinierių grupė IETF (Internet Engineering Task Force), Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga ITU (International Telecommunikation Union) ir ATM Forumas stengiasi apibrėžti fiksuotojo ryšio tinklų parametrus, tuo tarpu pagrindinis Europos Telekomunikacijų standartų institute ETSI (European Telecommunication Standards Institute) vykdomo projekto BRAN (Broadband Radio Access Networks - plačiajuosčiai radijo ryšio kreipties tinklai) dalyvių dėmesys sutelktas į įvairių plačiajuosčių bevielio ryšio tinklų standartų kūrimą. Vienas iš šių standartų HiperLAN2 (High Performance Radio Local Area Network type 2 - 2-ojo tipo aukštos kokybės, radijo ryšio vietinis tinklas) leis užtikrinti didelės spartos ryšį tarp įvairių plačiajuosčių magistralinių tinklų ir mobiliųjų terminalų (MT). Europoje ir JAV HiperLAN2 veiks 5 GHz dažnių diapazone. Negana to, į HiperLAN2 panaši sistema kuriama ir Japonijoje; čia ji vadinama Didelės spartos bevielės kreipties sistema HiSWAN (High Speed Wireless Access System). Europoje sistemai yra skiriama 455 MHz pločio spektro sritis, Jungtinėse Valstijoje - 300 MHz, o Japonijoje - 100 MHz.

   Prieš pradedant HiperLAN2 standartizavimo darbą, ETSI buvo sukūręs portatyviųjų prietaisų jungimui į tinklus skirtą standartą HIPERLAN1. HIPERLAN1 daugiausiai skiriamas asinchroniškam duomenų perdavimui, todėl jame yra naudojama kolektyvioji nešlio jutimo kreiptis be susidūrimų CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). Ši schema leidžia padalinti turimą radijo ryšio kanalo pralaidą aktyviems vartotojams, bandantiems perduoti savo duomenis persiklojančiais laiko tarpsniais, o CSMA/CA atlieka varžymosi dėl tų tarpsnių problemos sprendėjo vaidmenį. Nors HIPERLAN1 ir skirtas paslaugų, kurių signalai yra suvaržyti laike, perdavimui, jis negali garantuoti bevielio ryšio jungties QoS. Būtent tai ir buvo svarbiausias motyvas, paskatinęs ETSI imtis naujos kartos standartų, apimančių ir asinchronišką duomenų perdavimą, ir kritiškai nuo laiko priklausančias paslaugas (pavyzdžiui, duomenų ir vaizdo paketų perdavimą), kurių QoS bus patenkinama tiktai tuomet, kai signalų atėjimo delsa neviršys tam tikrų specifiškų ribų.

   Lygiagrečiai HiperLAN2 standarto kūrimui, IEEE inicijavo naujo 5 GHz, U-NII juostai skirto fizinio sluoksnio specifikacijos apibrėžimą ir taip atsirado IEEE802.11a, praplėtęs standartą IEEE802.11 į didesnės duomenų perdavimo spartos reikalaujančius taikymus. Jame buvo pakartotinai panaudotas kreipties į terpę valdymo protokolas, kuris jau buvo apibrėžtas ISM dažnių juostai ties 2,4 GHz. Dar daugiau, šiai ISM juostai buvo sukurtas ir dar vienas pratęsimas, IEEE802.11b, kuriame duomenų perdavimo sparta siekia 11 Mb/s. Fiziniai HiperLAN2 ir IEEE802.11 sluoksniai 5 GHz dažnyje yra beveik identiški, tačiau tinklo topologijos ar protokolų požiūriais šiedu standartai smarkiai skiriasi. HiperLAN2 kreipties į ryšio terpę valdymo (MAC - Media Access Control) protokolas paremtas išankstinį rezervavimą naudojančia kolektyviąja laikinio atskyrimo kreiptimi TDMA (Time-Division Multiple Access), tuo tarpu IEEE 802.11 pagrindinis būdas yra CSMA/CA, leidžiantis kreiptis ir dalintis fiziniu kanalu. Stotis nustato, kuomet terpė nėra užimta ir perduoda informaciją apibrėžtais laiko tarpsniais. Jeigu įvyksta susidūrimas ar duomenų paketas yra perduodamas su klaida, prieš patenkant į fizinį kanalą yra taikomas dvinaris eksponentinis pasitikrinimas. Taigi, HiperLAN2 ir IEEE 802.11 daugiausia skiriasi savo siūlomu QoS laipsniu. Abi sistemos gerai tinka asinchroniškam duomenų perdavimui, bet reikia pripažinti, kad, duomenis perduodant sinchroniškai, HiperLAN2 yra gerokai pranašesnė už IEEE 802.11. Kitas pranašumas išryškėja, kuomet palyginame HiperLAN2 ir IEEE 802.11 MAC protokolų efektyvumą. Dėl to pirmoji sistema yra sėkmingiau naudojama tada, kai fizinio sluoksnio duomenų perdavimo sparta yra didelė.

   Lygiagrečiai Europoje ir JAV vykstančiai veiklai, Japonijos Radijo pramonės ir transliavimo asociacijai ARIB priklausanti grupė ėmė kurti namų ir verslo taikymams skirtas, 5 GHz diapazone veikiančias didelės spartos radijo kreipties sistemas. Viena iš tokių sistemų, daugiausiai skirta korporacijų ir viešiesiems tinklams, HiSWAN, buvo specialiai derinama prie HiperLAN2.

   HiperLAN2, HiSWAN ir IEEE 802.11 papildo kitas bevielio ryšio sistemas: antrosios ir trečiosios kartos korinį telefono ryšį, bei Bluetooth, didindama vartotojų mobilumo galimybes ir duomenų perdavimo spartą (1 pav.). Pavyzdžiui, karštuosiuose tinklo taškuose, kur reikia didelės tinklo talpos ir pralaidos, galima ženkliai padidinti duomenų perdavimo spartą. Kita vertus, už pastato ribų šių sistemų užtikrinamas mobilumas yra gana ribotas. Tos sistemos dažniausiai instaliuojamos biuruose, namuose, parodų paviljonuose, oro uostuose, geležinkelio stotyse ir t.t. Tokiose aplinkose HiperLAN2 su savąja iki 54 Mb/s dydžio fizinio sluoksnio duomenų perdavimo sparta garantuoja bevielę kreiptį įvairių tipų terminalams (pvz., nešiojamiems kompiuteriams, PDA ir tokiems buitiniams prietaisams, kaip vaizdo kameros).

   Bluetooth fizinio sluoksnio sparta yra 1 Mb/s. Šis standartas buvo kuriamas itin nebrangiems taikymams, iš kurių svarbiausieji yra kabelių pakeitimas ir universalusis adapteris. Tipiškame panaudojimo scenarijuje keletas prietaisų sujungiami į personalinį vartotojo tinklą. Kai kurie iš Bluetooth sujungtųjų prietaisų gali toliau rištis su platesnes teritorijas aprėpiančiomis korinio ryšio sistemomis. Be to, tokia plačiajuosčio bevielio ryšio sistema, kaip HiperLAN2, gali būti naudojama sudarant jungtis tarp Bluetooth ir, pavyzdžiui, kompanijos kompiuterių tinklo.

Sistemos apžvalga

    Standartas HiperLAN2 apibūdina radijo ryšio tinklą, kuris gali būti derinamas su įvairiausiais magistraliniais tinklais. Tai padaryti leidžia lanksti, nuo magistralinio tinklo tipo nepriklausančių fizinio (PHY) bei duomenų jungties valdymo (DLC - Data Link Control) sluoksnių architektūra, o taip pat rinkinys specifiškų, konkretiems magistralinių tinklų tipams pritaikytų suvedimo sluoksnių, leidžiančių, kaip tai yra parodyta 2 pav., jungtis prie įvairių tinklų.

   Suvedimo (convergence) sluoksniai buvo sukurti ar dar kuriami jungimuisi prie Interneto protokolo (IP) transportinių tinklų (pvz., Etherneto ar PPP (Point-to-Point Protocol)), asinchroniška perdavimo moda ATM paremtų tinklų, trečiosios kartos mobiliojo korinio ryšio magistralinių tinklų ir tinklų, naudojančių IEEE 1394 (Firewire) protokolus bei taikymus. Šiais magistraliniais tinklais perduodamų duomenų blokų ilgis, tipas ar turinys gali būti labai įvairūs. Specifinis HiperLAN2 suvedimo sluoksnis suskirsto duomenis į fiksuoto ilgio HiperLAN2 DLC vartotojo duomenų blokus U-SDU (User Service Data Unit), kurie vėliau yra perduodami DLC ir PHY sluoksnių įranga.

   HiperLAN2 standartas leidžia naudotis ryšiu, kai terminalas juda iki 10 m/s greičiu. Be to, jame yra numatytos priemonės, įgalinančios sėkmingai tvarkytis terpėse su įvairiu interferencijos lygiu ir įvairiomis bangų sklidimo sąlygomis, užtikrinančios QoS išsaugojimą ir efektyvų ryšį net ir esant nedideliam signalo ir interferencijos galios santykiui.

   HiperLAN2 yra lanksti platforma, puikiai tinkanti plačiam verslo ir namų taikymų spektrui ir užtikrinanti duomenų perdavimo spartą, siekiančią 54 Mb/s. Tipiškame verslo taikyme mobilusis terminalas gauna įvairias paslaugas per korporacijos ar viešojo tinklo infrastruktūrą. Greta QoS, tinklas užtikrins mobiliajam terminalui saugos ir judrumo valdymo paslaugas net ir tuomet, kai jis judės iš vieno tinklo dengiamos zonos į kito zoną. Pavyzdiniame namų taikyme nebrangus ir lankstus tinklas leidžia sujungti tarpusavyje didelį skaičių bevielį ryšį turinčių buitinių prietaisų.

   HiperLAN2 remiasi korinio ryšio topologija, kuri yra derinama su tam skirtomis (ad hoc) tinklo galimybėmis. Standarte yra galimos dvi veikos modos: centralizuota ir tiesioginė. Centralizuotai modai yra naudojama korinio ryšio tinklo topologija: kiekvieną radijo ląstelę valdo kreipties taškas AP (Access Point), atsakingas už tam tikro geografinio ploto perdengimą. Šioje modoje mobilusis terminalas rišasi su magistraliniu tinklu ar kitais mobiliaisiais terminalais per AP. Ši veikos moda dažniausiai yra naudojama verslo taikymuose, pastatų viduje ir išorėje, kai reikia perdengti plotą, kur kas didesnį nei tas, kurį perdengia radijo ląstelė. Tiesioginė moda yra naudojama kartu su ad hoc tinklo topologija; ji geriau tinka privatiems namams, kur radijo ryšio ląstelė perdengia visą aptarnaujamąjį plotą. Šioje modoje mobilusis terminalas gali tiesiai keistis duomenimis su vienaląsčiu namų tinklu. Abiem atvejais AP valdo ir kreiptį į ryšio terpę, ir radijo resursų priskyrimą atskiriems mobiliesiems terminalams.

Suvedimo sluoksnis

   Svarbiausios suvedimo sluoksnio funkcijos yra paslaugų užklausų, atkeliaujančių iš aukštesnių sluoksnių, priderinimas prie DLC teikiamų paslaugų tipo ir fiksuoto ar kintamo ilgio duomenų paketų, siunčiamų aukštesnių sluoksnių, pavertimas fiksuoto ilgio SDU, kurie yra naudojami DLC sluoksnyje. Taigi suvedimo sluoksnis paskirsto atkeliaujančius duomenis tarp įvairių DLC komponentų. Pavyzdžiui, jei per 802.11p yra stengiamasi užtikrinti Etherneto QoS, papildomame markerio lauke esanti prioriteto žymė nurodo, koks yra pakete keliaujančių duomenų tipas. Šiuo atveju suvedimo sluoksnis paskirsto skirtingos rūšies duomenis į skirtingas klases, o tai reiškia, kad jie patenka į skirtingus radijo nešlius.

   Galima išskirti dvi suvedimo sluoksnių rūšis: viena remiasi ląstele, kita - paketu. Paketais besiremiantis suvedimo sluoksnis skirtas aukštesniųjų sluoksnių, naudojančių kintamo ilgio paketus, (pvz., Etherneto) aptarnavimui. Tiems aukštesniems sluoksniams, kuriuose yra naudojami fiksuoto ilgio paketai, naudotini suvedimo sluoksniai, besiremiantys ląstele. Jie, pavyzdžiui, tinka ATM tipo magistraliniams tinklams. Ethernetui, IEEE 1394, PPP ir UMTS yra apibrėžti specialūs suvedimo posluoksnių variantai SSCS (Service Specific Convergence Sublayers).

   Funkcionalus duomenų paketų apdorojimas, jų padalijimas į fiksuoto ilgio SDU paketus ir vėlesnis pakartotinas atkūrimas yra svarbiausioji aplinkybė, dėl kurios DLC ir PHY sluoksniai nepriklauso nuo magistralinio tinklo tipo. Aukštesnio lygio paketas, pavyzdžiui, Etherneto duomenų paketas yra paskirstomas vienam ar daugiau DLC SDU. Kiekvieną SDU sudaro 384 bitai pernešamų duomenų ir 12 bitų žymė. DLC sluoksnio LCH (Long Transport Channel - ilgos pernašos kanalas; jis yra naudojamas duomenims, ateinantiems iš aukštesniųjų sluoksnių) jis, pridedant antraštę ir CRC (Cyclic Redundancy Check - tikrinimas cikliniu pertekliniu kodu) kontrolinę sumą, yra supakuojamas į 432 bitų PDU (Protocol Data Unit - protokolinis duomenų blokas). Trumposios pernašos kanalo (SCH) PDU blokai, sudaryti iš 72 bitų, yra naudojami valdymo žinučių perdavimui.

Duomenų jungties valdymo sluoksnis (DLC)

   DLC sluoksnį sudaro radijo jungties valdymo (RLC - Radio Link Control) posluoksnis, klaidų taisymo protokolas ir MAC protokolas.

Radijo jungties valdymas

   RLC atsako už tris svarbiausias valdymo funkcijas:

* Asociacijos kontrolės funkcija yra skirta terminalų autentiškumo patikrai, bendrai vadybai, įjungimui ir išjungimui į tinklą bei duomenų kodavimui.

* Radijo resursų valdymas (RRC - Radio Resource Control) atsako už kanalo atidavimą, dinamišką dažnio parinkimą, įjungtų ir ne mobiliųjų terminalų nustatymą, energijos taupymą ir maitinimo įtampos kontrolę.

* DLC vartotojų sujungimų valdymas apima vartotojų sujungimų sudarymą ir nutraukimą bei transliacijas.

   Taigi, RLC yra naudojamas valdymo plokštumoje keičiantis duomenimis tarp AP ir mobiliųjų terminalų; pavyzdžiui, mobilusis terminalas yra priskiriamas konkrečiam AP naudojant RLC signalizavimą. Po šio priskyrimo mobilusis terminalas gali užsisakyti atskirą valdymo kanalą, kuris atsako už radijo nešlių sudarymą (HiperLAN2 radijo nešlys yra atskira DLC jungtis). Mobilusis terminalas taip pat gali užsisakyti ir kelias DLC jungtis; šiuo atveju kiekvienos jungties QoS toks, koks yra numatytas AP, bus prižiūrimas atskirai.

   Jungties sudarymas dar nereiškia, jog AP iškart priskirs tam tikrą kanalo pralaidą. Ją sudarant mobilusis terminalas tiktai gauna tą jungtį atitinkantį unikalų DLC adresą.

Klaidų valdymas

   Klaidų valdymo modos yra apibrėžtos siekiant garantuoti įvairių tipų paslaugų teikimą:

* Pripažintoji moda (acknowledged mode) leidžia patikimai perduoti duomenis, nes jungties kokybė šiuo atveju yra užtikrinama pakartotinų persiuntimų. Pripažintoji moda remiasi selektyviai kartojamais automatiniais pakartojimo prašymais ARQ (Automatic Repeat Request). Specialus brokavimo mechanizmas garantuoja, kad gaištis bus nedidelė.

* Pakartojimo moda (repetition mode) užtikrina gana patikimą perdavimą kartojant duomenis nešančius DLC LCH PDU blokus. Nėra jokio grįžtamojo ryšio. Siųstuvas gali pasirinktinai kartoti PDU bloko siuntimą. Šitaip yra pasiekiamas patikimesnis PDU blokų priėmimas. Tačiau imtuvas pripažins tiktai tuos PDU blokus, kurių eilės numeris atitiks jo priėmimo langą. Ši moda paprastai yra naudojama transliuojant duomenų informaciją.

* Nepripažintoji moda (unacknowledged mode) užtikrina nepatikimą, mažos gaišties perdavimą. Siųstuvas perduos vis didėjančio eilės numerio PDU blokus, o imtuvas visus teisingai priimtus perduos į suvedimo sluoksnį. Grįžtamojo ryšio kanalo nėra.

   Vienam terminalui skirti duomenys yra siunčiami naudojant pripažintąją arba nepripažintąją modą. Transliavimo atveju yra naudojamos pakartojimo arba nepripažintoji modos.

Kreipties į terpę valdymas

   Oro interfeisas remiasi laikinio atskyrimo dupleksu (TDD - Time-Division Duplex) ir kolektyviąja laikinio atskyrimo kreiptimi (TDMA - Time-Division Multiple Access). Bazinis MAC freimas oro interfeise yra 2 ms trukmės; jį sudaro transliavimo valdymo, freimo valdymo, kreipties grįžtamojo ryšio valdymo, žemynkrypčio bei aukštynkrypčio duomenų perdavimo ir atsitiktinės kreipties sritys, kaip tai yra pavaizduota 3 pav. Tiesioginės jungties ryšio atveju freimas turi papildomą tiesioginės jungties sritį, kuri 3 pav. nėra parodyta. Transliavimo valdymo srities trukmė yra fiksuota, o kitų sričių trukmės yra dinamiškai priderinamos prie konkrečios situacijos.

   Transliavimo kanale (BCH - Broadcast Channel) yra informacija, kuri siunčiama su kiekvienu MAC freimu; ji daugiau skiriama tam tikrų RLC funkcijų nustatymui. Freimo kanale (FCH - Frame Channel) rasime tikslią visų konkretaus MAC freimo resursų aprašą. Kreipties grįžtamojo ryšio kanalas (ACH - Access feedback Channel) perduoda informaciją apie ankstesniuosius atsitiktinės kreipties bandymus. Žemynkryptį ar aukštynkryptį srautą sudaro duomenys, siunčiami į mobilųjį terminalą arba iš jo. Srautai, ateinantys į vieną mobilųjį terminalą iš kelių jungčių, gali būti sutankinti į vieną PDU blokų seką, kur kiekvienai jungčiai teks 54 oktetų LCH, skirtas duomenims, ir 9 oktetų SCH, skirtas valdymo žinutėms.

   HiperLAN2 yra numatyta daugiapluoščių (sektorinių) antenų panaudojimo galimybė, leidžianti pagerinti jungties biudžetą ir sumažinti radijo ryšio tinklo trukdžius. MAC protokolas leidžia naudoti iki 8 pluoštų spinduliuojančias antenas.

   Kai tik mobilusis terminalas turi duomenų, kuriuos reikia pasiųsti į kurią nors DLC jungtį, jis pradžioje pareikalauja kanalo pralaidos siųsdamas į AP resursų užklausą (RR - Resource Request). RR yra nurodomas laukiančių persiuntimo LCH PDU blokų skaičius. Mobilusis terminalas gali išsiųsti RR užklausą jungties tarpsniais. AP gali sumažinti kreipties delsą kaitaliodamas ginčijamų tarpsnių (atsitiktinės kreipties kanalų - Random Access Channels, RCH) skaičių. Jeigu paketai susiduria, mobilusis bus informuojamas apie tai kito MAC freimo ACH srityje. Po to mobilusis terminalas rezervuos sau atsitiktinį kreipties tarpsnių skaičių.

   Po to, kai į AP yra pasiųsta RR, mobilusis terminalas pereina į laisvą nuo ginčų modą, kur AP sudaro mobiliajam terminalui aukštynkrypčių ir žemynkrypčių sujungimų tvarkaraštį. Kadangi tvarkaraštis sudaromas pačiame AP naudojant centralizuotą kontrolerį, taip efektyviai užtikrinama gera QoS. Laikas nuo laiko AP gali užklausti mobilųjį terminalą papildomos informacijos apie siuntimo laukiančius PDU blokus.

Radijo tinklo funkcijos ir QoS užtikrinimas

   Standartas HiperLAN2 apibrėžia matavimus ir signalizavimą, leidžiančius užtikrinti visą eilę radijo tinklo funkcijų (pvz., dinamišką dažnio atranką, jungties pritaikymą, priskyrimą, daugiapluoštes antenas ir siųstuvo galios kontrolę). Kiekvienas gamintojas tam gali naudoti skirtingus algoritmus. Radijo tinklo funkcijos leidžia instaliuoti HiperLAN2 sistemas, įvairiose aplinkose sugebančias perkloti visą teritoriją ir užtikrinti didelę duomenų perdavimo spartą. Sistema automatiškai priskirs kiekvienam AP ryšiui skirtus dažnius. Tai atliekama naudojant dinamišką dažnio atranką (DFS - Dynamic Frequency Selection), leidžiančią keliems operatoriams dalintis tuo pačiu spektriniu diapazonu išvengiant sąveikaujančių tarpusavyje dažnių įjungimo. Dažniai parenkami remiantis interferencijos matavimais, kuriuos atlieka AP ir su juo asocijuoti mobilieji terminalai.

   Radijo jungties kokybė labai priklauso nuo aplinkos. Ji taip pat kinta laikui bėgant ir priklauso nuo gretimose ląstelėse perduodamų ryšio srautų intensyvumo. Susitvarkymui su kintančia radijo jungties kokybe pasitelkiama jungties adaptacijos schema. Fizinio sluoksnio moda (t.y., moduliavimo schema ir kodo perdavimo sparta) parenkama po to, kai išmatuojama jungties kokybė. Šis mechanizmas taikomas ir aukštynkryptei ir žemynkryptei jungtims. AP išmatuoja aukštynkryptės jungties kokybę ir FCH nurodo, kokią PHY modą privalo naudoti mobilusis terminalas aukštynkrypčiam ryšiui. Mobilusis terminalas, savo ruožtu, išmatuoja žemynkryptės jungties kokybę ir siunčia AP savo pasiūlymus dėl šios jungties PHY modos. Tačiau už galutinių PHY modų parinkimą atsako tik AP.

   Siųstuvo galia yra kontroliuojama ir AP (aukštynkryptei jungčiai), ir mobiliojo terminalo (žemynkryptei jungčiai). Valdoma mobiliųjų terminalų siųstuvų galia leidžia supaprastinti AP imtuvo konstrukciją ir atsisakyti jame automatinio stiprinimo valdymo. AP galia daugiausiai valdoma tam, kad būtų galima išvengti sąveikos su tame pačiame diapazone veikiančiomis kitomis sistemomis.

   QoS HiperLAN2 sistemose užtikrinama leidžiant nusistatyti ir įvairiai valdyti skirtingus siunčiančiojo AP radijo nešlius. AP gali pats pasirinkti tinkamą klaidų kontrolės modą bei detalius protokolo parametrus, tokius kaip ARQ lango dydį, pakartotinų persiuntimų skaičių ir brikavimą. MAC sluoksnyje tvarkaraštis sudaromas taip, jog AP kreipčiai nustato radijo nešlius ir tai, kiek vietos MAC freime reikia skirti duomenims ir valdymo signalizavimui. Naudojant tokį mechanizmą galima užtikrinti realaus laiko paslaugoms reikalingą sparčią kreiptį. Jungties adaptavimas ir perkrovų išvengti leidžiančios vidinės funkcijos taip pat prisideda prie geresnės QoS.

Fizinis sluoksnis

   HiperLAN2 fiziniu sluoksniu perduodami blokai yra įvairios trukmės pliūpsniai. Kiekviename pliūpsnyje yra preambulė ir duomenų sritis. Pastarąją sudaro norimų persiųsti SCH ir LCH PDU blokų seka, skirta, kaip tai parodyta 3 pav., vienam iš mobiliųjų terminalų.

   Ortogonalusis dažninis sutankinimas OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) buvo pasirinktas HiperLAN2 moduliavimo schema, nes jis leidžia pasiekti gerą labai sklaidomų kanalų ryšio kokybę. Pateiksime kelis palyginimus. Kuomet bitų dažnis yra 25 Mb/s, koherentiška OFDM lenkia vieno nešlio moduliavimą 2-3 dB pagal jautrį ir gretimų kanalų kryžminę sąveiką. Didesnes duomenų perdavimo spartas naudojant vieno nešlio moduliavimą išvis sunku realizuoti. Tai buvo svarbus kriterijus, nes HiperLAN2 privalo veikti ir didele sparta. Dažnai sakoma, kad OFDM trūksta galingesnių stiprintuvų. HiperLAN2 priskirtame spektro ruože OFDM reikalauja 2-3 dB didesnio stiprinimo nei vieno nešlio moduliavimas. Tai įtakoja perdengimą, bet yra atsveriama geresnio OFDM jautrio ir mažesnių mobiliųjų terminalų sunaudojamų galių.

   Atstumui tarp kanalų buvo pasirinkti 20 MHz, o tai leidžia 100 MHz pločio dažnių juostoje sutalpinti pakankamą kanalų skaičių. Vengiant nepageidaujamų šalutinių dažnių, strobavimo dažnis išvestyje irgi buvo pasirinktas lygus 20 MHz. Tai leidžia atlikti 64 taškų atvirkštinę sparčiąją Fourier transformaciją. Gaunamas atstumas tarp ponešlių lygus 312,5 kHz. Siekiant palengvinti filtrų naudojimą ir padidinti gretimų kanalų slopinimą, kiekviename kanale yra naudojami 52 ponešliai. 48 ponešliai perduoda duomenis, o 4 ponešliai atlieka pagalbines užduotis ir padeda atlikti koherentišką demoduliavimą. Periodiško priešdėlio trukmė yra 800 ns, ko pakanka gerai kanalų, kuriuose signalai išplinta apie 250 ns, darbo kokybei. Trumpo nuotolio taikymams pastatų viduje galima pasirinkti naudoti 400 ns trukmės periodiškus priešdėlius.

   Svarbi fizinio sluoksnio savybė yra sugebėjimas veikti keliose modose, apibūdinamose skirtingomis spartomis ir moduliavimo schemomis, pasirenkamomis siekiant adaptuotis prie jungties. Ponešliai gali būti moduliuojami naudojant BPSK (Binary Phase Shift Keying _ apgrąžinis fazės manipuliavimas), keturnarį PSK (QPSK) ir 16 kvadratūrų amplitudės moduliavimą (QAM - Quadrature Amplitude Modulation). Be to, galima pasirinkti ir naudoti 64-QAM.

   Apibrėžtos septynios fizinio sluoksnio modos, pateikiamos 1 Lentelėje. Pirmosios šešios modos yra privalomos, o paskutinė, besiremianti 64-QAM, laisvai pasirenkama.

   Kiekviename fizinio sluoksnio pliūpsnyje yra preambulė, kuri gali būti vienos iš trijų rūšių, skirtų kiekviena naudoti:

* valdant transliavimo kanalą,

* kitus žemakrypčius kanalus,

* aukštynkryptį ir atsitiktinės kreipties kanalą.

   Transliavimo valdymo kanalo preambulė leidžia atlikti freimų sinchronizavimą, automatišką stiprinimo valdymą, dažnių sinchronizavimą bei kanalo įvertinimą. Skirtingai nuo to, žemynkrypčių kanalų pliūpsnių preambulė yra skirta vien kanalo įvertinimui. Aukštynkrypčio ir atsitiktinės kreipties kanalų pliūpsniai leidžia įvertinti ir kanalo, ir dažnio kokybę. Taigi, egzistuoja įvairios sandaros ir įvairios trukmės preambulės.

Kokybė

   Tinkamas jungties kokybės matas yra klaidingų paketų dažnis PER (Packet Error Rate). Interferencijos ribojamose sistemose jis paprastai yra apibrėžiamas kaip nešlio ir interferencijos galios santykio (C/I) funkcija. Atliekant standartizavimo darbus, pasitelkus matavimų tipiškame ryšio lauke ir patalpose rezultatus, buvo sukurti kanalų modeliai, skirti jungties kokybei įvertinti. Žemiau aptariami rezultatai, kuriuos gaunant buvo naudotas vadinamasis kanalo modelis A su per 50 ns išsklaidytomis signalo delsomis, gali būti laikomi tipiškais dideliems biurams, kuriuose signalo sklidimas nesiriboja vien tiesioginiu regėjimo lauku.

   Jungties pralaidą megabitais per sekundę, kuri yra pasiekiama modoje, apibūdinamoje bitų dažniu r, pasitelkiant selektyvų kartojimą ARQ (Automated Repeat Request - automatinis pakartojimo prašymas), galima suskaičiuoti naudojant formulę r(1-PER). Rezultatai, atitinkantys įvairias modas, yra pavaizduoti 4 pav. Maksimali kiekvienos modos pralaida priklauso nuo fizinio sluoksnio bitų dažnio; ji mažėja augant pakartotinų PDU blokų persiuntimų skaičiui. Jungties adaptavimas leidžia pasirinkti tokią fizinio sluoksnio modą, kuri užtikrina maksimalią pralaidą.

   Tipiškų HiperLAN2 sistemų veikos kokybė buvo vertinama dviem ryšio pastatų viduje situacijoms: biurų pastate ir parodų salėje. Biuro scenarijaus atveju buvo įskaitomas penkių aukštų namas su aštuoniais kreipties taškais kiekviename aukšte. Šiuo atveju taip pat buvo įskaitomas signalo slopinimas dėl pastato sienų ir grindų. Buvo laikoma, kad turimas dažnių juostos plotis yra lygus 455 MHz - tipiška situacija Europos sąlygomis.

   Parodų salės situacijoje buvo modeliuojamas didelis atviras pastatas, kuris buvo vienaaukštis ir neturėjo jokių vidaus sienų. Salėje kvadratine matrica, kurios kraštinė buvo lygi 60 m, buvo išdėstyti 16 kreipties taškų. Buvo laikoma, kad šiuo atveju yra reikalinga itin didelė kanalų pralaida, dėl kurios ir buvo instaliuojama tiek daug kreipties taškų. Šiame scenarijuje buvo naudojamas tiesioginio regėjimo lauko sklidimo modelis.

   Ryšio kokybė buvo vertinama nustatant C/I pasiskirstymą pastatuose. Sistemos pralaida buvo lygi vidutinei visų vartotojų turimai pralaidai. Rezultatai atitiko vieno arba dviejų operatorių scenarijus, kuriuose pakartotinis dažnio naudojimas buvo lygus, atitinkamai, 19 ir 8. Gautieji rezultatai yra pavaizduoti 5 pav. Šie rezultatai atitinka du atvejus: kuomet naudojamos šešios privalomosios PHY modos (1-6) ir visos septynios PHY modos (1-7). Paaiškėjo, kad, esant vienam operatoriui, beveik visi vartotojai gali naudotis maksimaliu bitų dažniu. Kai įsijungia antrasis operatorius (t.y., kai kiekvienam operatoriui lieka mažiau dažnių), vidutinė pralaida komplikuotoje ryšio požiūriu parodų salės aplinkoje vis dar siekia 25-27 Mb/s. Biuro scenarijaus atveju taip pat pasiekiama beveik maksimali pralaida. Svarbiausia šių labai gerų rezultatų priežastis yra didelis dažnių skaičius, kuriuo galima naudotis Europoje.

Išvados

   HiperLAN2 standartas apibrėžia plačiajuostę radijo kreipties sistemą, veikiančią 5 GHz diapazone. Standartas yra patrauklus todėl, kad sistemoje, garantuojančioje QoS ir didelę pralaidą, galima naudoti nebrangius prietaisus. Turimos spektro juostos plotis yra gana didelis (pvz., Europoje jis yra lygus 455 MHz), o tai papildomai prisideda prie sistemos sėkmės.

   Tyrimai rodo, kad daugelyje aplinkų galima pasiekti labai gerą veikos kokybę. HiperLAN2 yra suderinamas su įvairiais plačiajuosčiais magistraliniais tinklais. HiperLAN2 standartą propaguoja pramonės forumas, vadinamas HiperLAN2 Global Forum, H2GF (http://www.hiperlan2.com).