2.2 802.16 Στρώμα της MAC και το υποσύνολο της MAC

2.2 802.16 Στρώμα της MAC και το υποσύνολο της MAC WiMAX

Κάθε ασύρματο δίκτυο λειτουργεί πλήρως μέσα σε ένα κοινό μέσο και υπό τη μορφή αυτήν που απαιτεί έναν μηχανισμό για την πρόσβαση από τις μονάδες συνδρομητών στο μέσο. Η 802.16 MAC είναι ευαίσθητη ως προς την ποιότητα της υπηρεσίας (QoS) και προσανατολισμένη προς τη σύνδεση, με ΣΒ οι οποίοι διαθέτουν έυρος ζώνης σύμφωνα με τα τελικά αιτήματα. Οι αλγόριθμοι κατανομής πρόσβασης και εύρους ζώνης προσαρμόζουν τις εκατοντάδες των τερματικών ανά κανάλι, με τα τερματικά που μπορούν να μοιραστούν από τους πολλαπλούς τελικούς χρήστες. Ο μηχανισμός εκχώρησης αιτημάτων σχεδιάζεται για να διατηρήσει την αποδοτικότητά του όταν παρουσιάζεται με τις πολλαπλές συνδέσεις ανά τελικό, πολλαπλό επίπεδο QoS ανά τερματικό, και μεγάλο αριθμό στατιστικά πολυπλεγμένων χρηστών. Εκμεταλλεύεται μια ευρεία ποικιλία των μηχανισμών αιτημάτων, οι οποίοι ισορροπούν τη σταθερότητα της αδιαφιλονίκητης πρόσβασης με την αποδοτικότητα της πρόσβασης που είναι προσανατολισμένη σε διενέξεις. Ενώ η εκτενής κατανομή εύρους ζώνης και οι μηχανισμοί QoS παρέχονται, οι λεπτομέρειες της διαχείρισης σχεδιασμού και επιφύλαξης παραμένουν χωρίς τυποποίηση και παρέχουν ένα σημαντικό μηχανισμό για τους προμηθευτές προκειμένου να διαφοροποιήσουν τον εξοπλισμό τους.
Η βασική δομή υποπλαισίων downlink συνδέσεων παρουσιάζεται στο Σχήμα 3. Η uplink σύνδεση είναι TDMA με κάθε CBE διαρρυγνυόμενο σε μια ορισμένη αυλάκωση που χρησιμοποιεί ένα ξεχωριστό ορισμένο σχεδιάγραμμα διάρρηξης (συνδυασμός διαμόρφωσης με εμπρόσθιο συνδυασμό διόρθωσης λαθών (FEC)).
Αυτή η δομή πλαισίων επιτρέπει να οριστούν στα τερματικά δυναμικά uplink (UL) και downlink (DL) σχεδιαγράμματα διάρρηξης (burst) σύμφωνα με τις συνθήκες των συνδέσεών τους. Αυτή η ανταλλαγή μεταξύ της ικανότητας σε πραγματικό χρόνο, παρέχει κατά προσέγγιση δύο φορές αύξηση σε ικανότητα συγκρίνόμενη κατά μέσον όρο με μη προσαρμοσμένα συστήματα, διατηρώντας την κατάλληλη διαθεσιμότητα.
Η MAC χρησιμοποιεί ένα σχέδιο αυτόματης διόρθωσης αιτήματος/εκχώρησης εύρους ζώνης που αποβάλλει την άνωθεν (overhead) και καθυστέρηση αναγνωρίσεων, ταυτόχρονα επιτρέποντας καλύτερο χειρισμό QoS από τα παραδοσιακά αναγνωρισμένα σχέδια (Wi-Fi). Τα τερματικά έχουν ποικίλες διαθέσιμες σ’αυτά επιλογές για την αίτηση του εύρους ζώνης ανάλογα με το QoS και τις παραμέτρους κυκλοφορίας των υπηρεσιών τους. Μπορούν να μετρηθούν χωριστά ή κατά ομάδες. Μπορούν να κλέψουν εύρος ζώνης, ήδη διατιθέμενο, προκειμένου να υποβάλλουν αιτήματα για περισσότερο χρόνο. Μπορούν να επισημάνουν την ανάγκη να σφυγμομετρηθούν και μπορούν να μεταφέρουν τα αιτήματα για το εύρος ζώνης.
Η 802.16 MAC χρησιμοποιεί μια μονάδα στοιχείων πρωτοκόλλου μεταβλητού μήκους (protocol data unit – PDU) μαζί με διάφορες άλλες έννοιες που αυξάνουν πολύ την αποδοτικότητα των προτύπων. Πολλαπλάσια MAC PDUs μπορούν να συνδεθούν σε μια ενιαία διάρρηξη προκειμένου να διασώσουν τα άνωθεν PHY. Επιπλέον, πολλαπλές μονάδες στοιχείων υπηρεσιών (SDUs) για την ίδια υπηρεσία μπορούν να συνδεθούν στην ενιαία MAC PDU, σώζοντας εναέριους διαδυνδετικούς αγωγούς της MAC. Ο κατακερματισμός επιτρέπει σε μεγάλο αριθμό SDU να σταλούν ως κομμάτια προκειμένου να εγγυηθεί για το QoS των ανταγωνιστικών υπηρεσιών. Η καταστολή των διασυνδετικών αγωγών ωφέλιμων φορτίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για να μειώσει τα εναέρια που προκαλούνται από τις περιττές μερίδες των διασυνδετικών αγωγών SDU.
Η MAC σχεδιάστηκε συγκεκριμένα για τα ασύρματα περιβάλλοντα πρόσβασης PtMP. Έχει ως σκοπό να καθορίσει οποιοδήποτε πρωτόκολλο υψηλού στρώματος ή πρωτόκολλα μεταφορών όπως IPv4 και IPv6, το πρωτόκολλο διαδικτύου voice over Internet (VoIP), Ethernet ή ασύγχρονης μεταφοράς (ATM), και σχεδιάζεται για να προσαρμόσει εύκολα τα μελλοντικά πρωτόκολλα που δεν έχουν αναπτυχθεί ακόμα. Η MAC σχεδιάζεται για τα πολύ υψηλά ποσοστά δυαδικών ψηφίων του αληθινά ευρυζωνικού PHY στρώματος, παραδίδοντας τις ATM που είναι συμβατές με το QoS στις ATM καθώς επίσης και την μη-ATM (μετατροπή ετικετών πολυπρωτοκόλλων (MPLS), VoIP, κ.λπ....) υπηρεσία.
Μαζί με το θεμελιώδη στόχο το εύρος ζώνης και τα στοιχεία, η MAC περιλαμβάνει ένα ιδιωτικό υπόστρωμα που παρέχει αξιόπιστες ανταλλαγές «κλειδιών» και κρυπτογράφηση για την ιδιωτικότητα στοιχείων χρησιμοποιώντας τα πρότυπα κρυπτογράφησης στοιχείων (DES) στη CBC μέθοδο με «γάντζους» (hooks) καθοριζόμενους για ισχυρότερους αλγορίθμους όπως τα προηγμένα πρότυπα κρυπτογράφησης (AES). Επιπλέον, παρέχει πιστοποίηση γνησιότητας (authentication) με τα πιστοποιητικά x.509 από την πρόσβαση στο δίκτυο και την καθιέρωση σύνδεσης για να αποφευχθεί η κλοπή της υπηρεσίας.
Όπως μπορεί να φανεί, μποπεί να προστεθεί η επικύρωση, η ασφάλεια, η διαπραγμάτευση ικανότητας και ένας πλήθος άλλων χαρακτηριστικών γνωρισμάτων, τα πρότυπα IEEE 802.16 γίνονται σχεδόν συντριπτικά.
Ο πίνακας 2 δίνει μια υψηλού επιπέδου επισκόπηση μερικά από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα στρώματος της MAC των προτύπων IEEE 802.16a.