El estándar IEEE Wireless Regional Area Network (WRAN)

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1 El estándar IEEE Wireless Regional Area Network (WRAN) Alumno: Profesor: Petr Jelínek Vicente Casares Giner

2 Índice Introducción Sistema IEEE 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 2

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 3

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. 4

5 Capacidad del servicio 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 5 bits / (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 5

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 TV de 54 a 862 MHz 6

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

8 La estructura de Bonding Channels La unión de hasta 3 canales de TV (6K FFT para 3 canales) Tener al menos 2 canales vacíos entre ellos Se necesita un mínimo de 3 canales de TV para la separación de un canal WRAN 8

9 La capa MAC Los radios cognitivos MAC tienen que ser muy dinámicos y responder rápidamente a los cambios del sistema Definido por una estructura de supertrama y trama Supertrama contiene SCH (Superframe control header): TV Bonded Channels Convivencia e información de la supertrama El numero y tamaňo de la trama La información de los Quiet Periods ID de potencia del transmisor Ubicación de la información de configuración 9

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

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. 11

12 Las medidas y la gestión del espectro Las medidas se dividen en: In-Band: las medidas que se refieren al canal utilizado por la estación 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 12

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) 13

14 Antenas 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 14

15 Coexistencia con TV y micrófonos inalámbricos 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 15

16 Conclusiones El grupo de trabajo IEEE 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, porque las estaciones base en las zonas rurales tienen bajo costo La capacidad limitada del espectro <1 GHz y servicios de alta definición serán factores clave. 16

17 Referencías [1] IEEE : An Introduction to the First Wireless Standard based on Cognitive Radios [online] URL: < > [2] SPECTRUM SENSING IN IEEE [online] URL: < > [3] White Space Networking with Wi-Fi like Connectivity [online] URL: < > [4] A Cognitive PHY/MAC Proposal for IEEE WRAN Systems [online] URL: < https://mentor.ieee.org/802.22/file/05/ philips-ft-phy-macproposal-presentation.ppt > [5] Cognitive Radio For The TV White Spaces [online] URL: < > 17

18 Gracias para su atención! 18

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