El estándar IEEE-802.22 Wireless Regional Area Network (WRAN)

1. El estándar IEEE-802.22 WirelessRegional Area Network (WRAN) Alumno: Petr Jelínek Profesor: Vicente Casares Giner

2. Índice • Introducción • Sistema IEEE-802.22 • Topología • Capacidad del servicio • Cobertura del servicio • Interfaz de aire • La capa PHY • La capa MAC • La estructura de la supertrama y trama • Las medidas y el gestión del espectro • Quiet Period • Antenas • Coexistencia con TV y micrófonos inalámbricos • Conclusiónes • Referencías

3. Introducción • Los primeros pasos de WRAN en Noviembre de 2004 • Basado en las radios cognitivas • La operación sin licencia en las bandas de televisión • Las aplicaciones más importantes en zonas rurales y remotas

4. Topología • Tipos de redes del sistema: punto a multipunto • Base Station (BS): gestiona su propia celda • Customer Premise Equipment (CPE): terminal del abonado • BS indica al CPE para realizar diversas medidas de distribución de canales de televisión.

5. Capacidaddelservicio • El sistema WRAN da cabida a los diferentes anchos de banda de canales de televisión internacional, de 6, 7 y 8 MHz • La eficiencia espectral en el rango de 0,5 bit / (seg / Hz) hasta 5bits / (seg / Hz). • Un promedio de 3 bits (seg/Hz) esto correspondería a un total de la capa PHY con velocidad de datos de 18Mbps en el canal de televisión 6MHz • Con12 usuarios simultáneos la velocidad de datos mínima por CPE en total es 1,5 Mbps en downlink y 384 Kbps en uplink

6. Cobertura de los servicios • WRAN cuenta con una amplia cobertura mucho más grande que otros estándares IEEE 802 • Puede ir hasta 100 km (rango 33 km cuando CPE transmite 4 W EIRP (Effective-Isotropic-Radiated-Power) • Las bandas de frecuencia de TVde 54 a 862 MHz

7. La capa PHY • Modulación OFDMA con “Bonding Channels” • Retardosde 25μs (50μs en las grandes áreas de terreno o metropolitana) • El uso de un prefijo cíclico del orden de los 40μs • Diferenteseñal a ruido (S/R) por eso se necesita ajustar dinámicamente el ancho de banda, la modulación y codificación ½, ¾, 2/3 • 48 subcanales

8. La estructurade BondingChannels • La unión de hasta 3 canales de TV (6K FFT para3canales) • Tener al menos 2 canales vacíos entre ellos • Se necesita un mínimo de 3 canales deTV para la separación de un canal WRAN

9. La capa MAC • Los radioscognitivos MAC tienenque ser muy dinámicosy responder rápidamente a los cambios del sistema • Definidoporunaestructura de supertrama y trama • Supertramacontiene SCH (Superframecontrolheader): • TV BondedChannels • Convivencia e información de la supertrama • El numero y tamaňo de la trama • La información delos QuietPeriods • ID de potenciadeltransmisor • Ubicación de la información de configuración

10. Supertrama MAC • La cabecera de la supertrama contiene un preámbulo para el tiempo sincronizacion y estimación de canal

11. Trama MAC • La estructura de la trama MAC tiene dos partes: • Downstream Subframe (DS): contiene sólo PDU (Protocol Data Unit) de la capa PHY • Upstream Subframe (US): contiene PDU, USC (Urgent Coexistence Situacion), notificación, ancho de banda, etc.

12. Las medidas y la gestión del espectro • Las medidas se dividen en: • In-Band: las medidas que se refieren al canal utilizado por laestación base para comunicarse con el CPE • Out-of-Band: las medidas que se refieren a los otros canales •  La estación base también debe indicar qué CPE debe medir de qué canales, por cuánto tiempo, y con qué probabilidad de detección • Cada CPE realiza distintas medidas • El uso de los valores medidos para obtener un mapa de espectro para toda la celda • Los análisis de todos los valores medidos por el CPE en la estación base

13. Quiet Period • El mecanismo de detección obligatorio se compone de las siguientes partes: • Detección rápida: la detección del nivel de energía dura normalmente < 1ms/canal y el resultado de la estación base decide sobre la necesidad de las siguientes etapas • Detección propia:  determinado dinámicamente por el resultado de la detección rápida, durante esta fase los algoritmos ejecutados (25ms/canal)

14. Antenas • 802.22 requiere dos antenas independientes para cada radio CPE: • una directiva: el funcionamiento general utilizado por una CPE para comunicarse con una estación base • una omni-direccional: es principalmente para la detección y la realización de las medidas

15. Coexistenciacon TV y micrófonosinalámbricos • Las detecciones de umbrales: • Las estaciones base y CPE son responsables de la protección que le corresponde que se basa en la detección de radiofrecuencia y técnicas basadas en las radios cognitivas.  • La estación base desocupa un canal si se detectan señales de la licencia superior a los límites siguientes: • En los EE.UU., la potencia de transmisión de una estación base de WRAN está limitada a 36 dBm EIRP

16. Conclusiones • El grupo de trabajo IEEE 802.22 se define como la primera norma mundial de interfaz de aire basado en técnicas de radios cognitivas • WRAN opera en las bandas de TV, hace uso de técnicas tales como el espectro de detección, la detección y prevención correspondiente, y logra que la gestión del espectro tenga una convivencia efectiva y la distribución de recursos de radio • La ventaja es económica, porquelas estaciones base en las zonas rurales tienen bajo costo • La capacidad limitada del espectro <1 GHz y servicios de alta definición serán factores clave.

17. Referencías [1] IEEE 802.22: An Introduction to the First Wireless Standard based on Cognitive Radios [online] URL: < http://www.academypublisher.com/jcm/vol01/no01/jcm01013847.pdf > [2] SPECTRUM SENSING IN IEEE 802.22 [online] URL: < http://www.eurasip.org/Proceedings/Ext/CIP2008/papers/1569094657.pdf > [3] White Space Networking with Wi-Fi like Connectivity [online] URL: < http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/papers/whitefi-sigcomm09.pdf > [4]  A Cognitive PHY/MAC Proposal for IEEE 802.22 WRAN Systems [online] URL: < https://mentor.ieee.org/802.22/file/05/22-05-0105-01-0000-philips-ft-phy-mac-proposal-presentation.ppt > [5]  Cognitive Radio For The TV White Spaces [online] URL: < http://www.ict-phydyas.org/userfiles/file/Workshop-Perugia/PHYDYAS_Philips.pdf >

18. Gracias parasuatención!