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이동통신연구단 한국전자통신연구원. ICAT ’ 05. WiBro 접속 및 핸드오버. 장 성 철. 2005. 04. 12. 발표 목차. I. WiBro MAC. WiBro 접속 절차. II. WiBro 핸드오버. III. BS Diversity. IV. V. VI. IEEE 802.16 규격. CS SAP. Service Specific Convergence Sublayer (CS). MAC SAP. MAC Common Part Sublayer (MAC CPS). MAC. - PowerPoint PPT Presentation
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WiBro WiBro 접속 및 핸드오버접속 및 핸드오버
이동통신연구단이동통신연구단한국전자통신연구원한국전자통신연구원
2005. 04. 122005. 04. 12
장 성 철장 성 철
ICAT’05ICAT’05
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I
II
III
IV
V
WiBro 접속 절차WiBro 접속 절차
WiBro MACWiBro MAC
VI
BS Diversity BS Diversity
WiBro 핸드오버 WiBro 핸드오버
발표 목차발표 목차
© ETRI, 2005www.etri.re.kr 3
IEEE 802.16 IEEE 802.16 규격규격
IEEE 802.16 MAC
WirelessMAN-SC
(TDD/FDD)
WirelessMAN-SCa
(TDD/FDD)
WirelessMAN-OFDM
(TDD/FDD)
WirelessMAN-OFDMA
(TDD/FDD)
WirelessHUMAN
(TDD)
10-66 GHzbelow 11 GHzlicensed bands
below 11 GHzlicensed bands
below 11 GHzlicensed bands
below 11 GHzlicense-exempt bands
AAS, ARQ,STC, Mobile
AAS, ARQ,Mesh, STC, Mobile
AAS, ARQ,Mesh, STC
AAS, ARQ,STC, Mobile
AASSector
Downlink
Uplink
DL UL
FDD
TDD Mesh
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REFERENCE MODELREFERENCE MODEL
▣ Convergence Sublayer (CS)Convergence Sublayer (CS)◈ Classifying SDUs to CID.
DL(BS) and UL(SS)◈ Payload header suppression.
▣ MAC CPSMAC CPS◈ Bandwidth allocation◈ Connection establishment◈ Connection maintenance◈ Quality of Service (QoS)◈ Scheduling of data over the PHY.
▣ Privacy SublayerPrivacy Sublayer◈ Providing authentication◈ Secure key exchange◈ Encryption.
Service SpecificConvergence Sublayer
(CS)
MAC Common Part Sublayer(MAC CPS)
Privacy Sublayer
Physical Layer(PHY)
PHY SAP
MAC SAP
CS SAP
MAC
PHY
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FUNCTIONAL MODELFUNCTIONAL MODEL
Data packetsMAC HeaderRF controlMAC PDU
PHY
Rad
io L
ink H
an
dle
r
Encryption / Decryption
Tx/Rx control
Convergence Sublayer (CS)
Scheduler
ARQ
PDU builder
Packing & Fragment
MA
C M
essag
e H
an
dle
r
Scheduler
ARQ
Packing & Fragment
PDU Parser
CRC generate / CRC check
Prio
rity Q
ueu
es
Hold
ing
Qu
eu
es
MA
C M
essag
e
Han
dle
r
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NORMAL MAPNORMAL MAP
▣ DL-MAP & UL-MAPDL-MAP & UL-MAP◈ Management Messages (GMH and CRC)◈ DL-MAP IEs and UL-MAP IEs◈ Burst Profile 방식 (DIUC and UIUC)
GMH
CRC
DL-MAP IE
DL-MAP IE
DL-MAP IE
GMH
CRC
UL-MAP IE
UL-MAP IE
UL-MAP IE
Burst #1
Burst #2
Burst #3
DL-MAP IE UL-MAP IE
DL-MAP UL-MAP
CQICH
ACK CH
CDMARanging
UL Burst #1
UL Burst #2
UL Burst #3
DOWNLINK UPLINK
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PACKET CLASSIFICATIONPACKET CLASSIFICATION
P1
P2
P3
Packet Classifier
P1 P2 P3 P4 P5
CID 1 CID 2 CID 3 CID 4 CID 5
Source IP Address
Destination IP Address
Source Port Destination Port
PROTO
Connection ID
Packet Classifier
HLver TOS Length
ID 3F 13Flag Offset
TTL HCSPROTO
Destination IP Address
Source IP Address
0 31
IP
Destination PortSource Port
Length CheckSum
UD
P
UDP / IP
Destination PortSource Port
TC
P
Sequence Number
Rcv Win SizeHL
CheckSum
Acknowledgement Number
Prt Urgent Data
reserved U A P R S F
HLver TOS Length
ID 3F 13Flag Offset
TTL HCSPROTO
Destination IP Address
Source IP Address
0 31
IP
TCP / IP
P4
P5
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PAYLOADsPAYLOADs
▣ Fragmentation and PackingFragmentation and Packing◈ Subheaders : Fragmentation subheader / Packing subheader◈ MAC SDU and MAC management message MAC PDU
MAC SDU
MAC SDU
MAC SDU fragmentation 1 (f1) MAC SDU f2
MAC SDU
MAC SDU fragmentation 1 (f1)FSH
PSH
MAC SDU f2PSH
GMH CRC
MAC SDU MAC SDU
MAC SDU
PSH
MAC SDU
Fragmentation
GMH CRC
CRCGMH
Packing
GMH : Generic MAC HeaderFSH : Fragmentation SubheaderPSH : Packing Subheader
MAC PDU
MAC PDU
MAC PDU
Management Message
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I
II
III
IV
V
WiBro 접속 절차WiBro 접속 절차
WiBro MACWiBro MAC
VI
BS Diversity BS Diversity
WiBro 핸드오버 WiBro 핸드오버
발표 목차발표 목차
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WiBro SYSTEM (ETRI) – WiBro SYSTEM (ETRI) – 구성도 및 주요 특징구성도 및 주요 특징
HA
HPi-AP
HPi-AT( 단말 )
HPi-AT
Mobile IPPAR( 엑세스라우터 )
AAA
NMS(O&M)
Public IP Network
HPi-AP( 기지국 )
PAR
HPi-AT
ISP’s IP Network
AT : Access terminal AP : Access PointAT : Access terminal AP : Access PointPAR : Packet Access RouterPAR : Packet Access Router HA : Home AgentHA : Home Agent
AAA : Authentication, Authorization, AccountingAAA : Authentication, Authorization, Accounting
NMS : Network Management SystemNMS : Network Management System
분류분류 특성특성
사용 주파수사용 주파수대역대역
• 2.3 ~ 2.4 GHz2.3 ~ 2.4 GHz (100 MHz (100 MHz 대역폭대역폭 ) )
서비스 종류서비스 종류• 실시간 실시간 (( 예예 : : 동영상동영상 ))• 비실시간 비실시간 (( 예예 : : 파일전송파일전송 ))• 최선형 최선형 (( 예예 : : 웹 브라우징웹 브라우징 ))
기반 프로토콜기반 프로토콜 • IP (Internet Protocol)IP (Internet Protocol)
사용자사용자전송속도전송속도 • 최대 최대 3 Mbps 3 Mbps 이상 이상
기지국기지국전송속도전송속도
• 30Mbps / FA (10MHz)30Mbps / FA (10MHz) (( 기본형기본형 ))• 50Mbps / FA (10MHz)50Mbps / FA (10MHz) (( 고속형고속형 ))
이동속도이동속도 • <= 60 [Km/h]<= 60 [Km/h]
셀 크기셀 크기 • ~1Km~1Km
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WiBro SYSTEM (ETRI) – WiBro SYSTEM (ETRI) – 단말기단말기 // 기지국기지국 // 엑세스라우터엑세스라우터
기지국 제어 보드기지국 제어 보드
기지국 모뎀 보드기지국 모뎀 보드
기지국 (AP) 기지국 (AP) 단말 (AT) 단말 (AT)
단말 제어 보드단말 제어 보드
엑세스라우터 (PAR) 엑세스라우터 (PAR)
PARPAR
HAHA
AAAAAA
라우터라우터
웹서버웹서버단말 모뎀 보드단말 모뎀 보드
무선 접속 사용자 인터페이스
PCMCIA/USB
무선 접속 제어 무선 패킷 전송 제어 무선 자원 관리
인터넷 접속 제어 IP 패킷 전송 제어 IP 이동성 제어
RF RF 제어 제어 보드보드
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접속 절차 개요접속 절차 개요
▣ 셀 방송정보 셀 방송정보 (UCD/DCD)(UCD/DCD)▣ 초기 무선 접속 초기 무선 접속 (Initial RNG)(Initial RNG)▣ AT AT 기본협상기본협상▣ 장치 및 사용자 인증장치 및 사용자 인증▣ 셀 등록셀 등록▣ IP IP 연결 연결 (MIP)(MIP)▣ 서비스 흐름 추가서비스 흐름 추가 // 변경변경 // 종료종료▣ 등록 해제등록 해제
AP AT
AP 설정
PAR
방송 및 프레임 정보
초기 무선 접속
AT 기본 기능 협상
장치 및 사용자 인증
(AK) 권한 검증키 분배
등록
IP (MIP or DHCP) 연결IP 분배
서비스 흐름 추가
( )등록 해제 서비스 종료
서비스, MIP , 핸드오버 연장등록 과금
초기 유선 접속
유선 링크 주기확인
서비스 흐름 변경
서비스, MIP , 핸드오버 연장등록 과금
서비스 흐름 종료
(TEK) 데이터 암호키 분배
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접속 절차 개요접속 절차 개요▣ 셀 방송정보셀 방송정보
◈ UCD/DCD◈ UL-MAP/DL-MAP
▣ 초기 무선 접속초기 무선 접속◈ CDMA Ranging◈ Initial Ranging
▣ AT AT 기본 기능협상기본 기능협상▣ 장치 및 사용자 인증장치 및 사용자 인증
◈ EAP 지원▣ 셀 등록셀 등록▣ IP IP 연결 연결
◈ Mobile IP
AP AT PAR
방송정보
NSIindNSIcnf
DCD/UCDDL- MAP /UL- MAP
NBR- ADV
Initial RNG- REQRNG- RSPRNG- REQRNG- RSP
초기 무선
접속
AT기능
ABC- REQABC- RSP
AP 설정
섹터설정
PKM (EAP Transfer)PKM (EAP Transfer)
인증
ADTcmdADTcmd
초 기유 선접 속
PKM (EAP Transfer) ADTcmdAK
REG- REQREG- RSP등록
CREGreqCREGrsp
IP연결
IDTcmd
IDTcmd
Secondary Managment CID
Secondary Managment CID MIP
유선 링크 주기확인
POLLrsp
POLLreqSI- ADV
서비스 흐름 추가 및 데이터 전송
PKM (Key Request)PKM (Key Reply)TEK
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트래픽 접속 및 접속 해제 절차트래픽 접속 및 접속 해제 절차▣ 서비스 흐름 추가서비스 흐름 추가
◈ 무선 트래픽 추가◈ MAC: DSA-XXX◈ ANAP: DSAxxx
▣ 서비스 흐름 변경서비스 흐름 변경◈ 무선 트래픽 변경◈ MAC: DSC-XXX◈ ANAP: DSCxxx
▣ 서비스 흐름 삭제서비스 흐름 삭제◈ 무선 트래픽 삭제◈ MAC: DSD-XXX◈ ANAP: DSDxxx
▣ AT AT 접속 해제접속 해제◈ DREG-CMD
서비스
AP AT PAR
흐름추가
DSA- REQ DSAreqDSX- RVD
DSArspDSA- RSPDSA- ACK
서비스
흐름해제
DSD- REQ DSDreqDSDrspDSD- RSPIDTcmd
IDTcmd
Secondary Managment CID
Secondary Managment CID
등록 해제
IP해제
DREGreqDREGrsp
DREG- CMD
선택기능
흐름변경
DSC- REQ DSCreqDSX- RVD
DSCrspDSC- RSPDSC- ACK
, MIP , 핸드오버 연장등록 과금서비스
DL패킷
UL패킷
서비스, MIP , 핸드오버 연장등록 과금
DSAack
DSAack
초기 접속 절차
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I
II
III
IV
V
WiBro 접속 절차WiBro 접속 절차
WiBro MACWiBro MAC
VI
BS Diversity BS Diversity
WiBro 핸드오버 WiBro 핸드오버
발표 목차발표 목차
© ETRI, 2005www.etri.re.kr 16
SCAN AND HO INITIATIONSCAN AND HO INITIATION
서비스
MSS BS
NBR- ADV서비스
SCN- RSP
BS : ( )서비스 중단 옵션MSS : 인접셀 검색
SCAN 셀
HO
BSHO- REQ
SCN- REPORT
서비스
MSS BS
NBR- ADV서비스
SCN- REQ
SCN- RSP
BS : 서비스 중단MSS : 인접셀 검색
SCAN ( ) 셀 옵 션
HO
HO- REQ
▣ MSS-initiated HOMSS-initiated HO ▣ BS-initiated HOBS-initiated HO
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HO PROCEDURESHO PROCEDURES
MSS
BS
MSS
4. Cell Reselection
2. H
O- R
SP3.
HO
- IN
D
1. H
O- R
EQ
5. Netw
ork re- entry
procedure 2. H
O-R
SP
3. H
O-IN
D
1. H
O-R
EQ
5. Netw
ork re-
entry pro
cedure
BS 1 BS 2
MSS MSS
4. Cell Reselection
▣ Inter-Sector (MSS initiated)Inter-Sector (MSS initiated) ▣ Inter-BS (MSS initiated)Inter-BS (MSS initiated)
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NBR-ADV AND CELL RESELECTIONNBR-ADV AND CELL RESELECTION
5. Netw
ork re-
entry pro
cedure
BS 2
MSS
동기 획득
/ 상향 하향 링크 파라메터 획득
Ininital RNG-REQ
NB
R-A
DV w
ith
UC
D/D
CD
Set
ting 5. Netw
ork re-
entry
pro
cedure
BS 1 BS 2
MSS MSS
동기 획득
Ininital RNG-REQ
▣ 방송정보 주기 방송정보 주기 Trade-offTrade-off◈ Acquisition time◈ Broadcast data overhead
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HO PROCESS OPTIMIZATIONHO PROCESS OPTIMIZATION
BS-H
O-R
SP
with
HO
Pro
cess
Optim
izat
ion 5. N
etwork re-
entry pro
cedure
BS 1 BS 2
MSS MSS
Synch.
HO RANGING
서비스
Backbone Communication
NB
R-A
DV w
ithH
O P
roce
ss O
ptim
izat
ion
RN
G-R
SP
with
HO
Pro
cess
Optim
izat
ion
5. Netw
ork re-
entry
pro
cedure
BS 2
MSS
Synch.
HO RANGING
SS Capabilities
PKM
Registration
서비스
▣ Network Re-entry ProcedureNetwork Re-entry Procedure◈ NBR-ADV : 인접셀 능력◈ HO-RSP : 망이 추천한 셀 능력◈ RNG-RSP : HO 하는 셀 능력
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I
II
III
IV
V
WiBro 접속 절차WiBro 접속 절차
WiBro MACWiBro MAC
VI
BS Diversity BS Diversity
WiBro 핸드오버 WiBro 핸드오버
발표 목차발표 목차
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BS DIVERSITYBS DIVERSITY
▣ Fast BS SwitchingFast BS Switching◈ Hard Handover.◈ Selection Time Reduction of A Anchor BS Between Active BSs.
Increase Link Quality
▣ Soft Handover (WiBroSoft Handover (WiBro 에는 채택안함에는 채택안함 . IEEE 802.16. IEEE 802.16 에만 있음에만 있음 ))◈ DL combining diversity
Two or more BSs transmitting the same MAC/PHY PDUs to the MSS at the same time interval
◈ UL Selection diversity Two or more BSs receiving (demodulating, decoding) from the MSS at the sa
me time interval
▣ DefinitionsDefinitions◈ Anchor BS : serving BS◈ Active BSs : BSs that hav may allocated resources to the MSS ◈ Active Set: a list of serving active BSs
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FAST BS SWITCHINGFAST BS SWITCHING
▣ Fast Anchor BS Selection Feedback Channel Fast Anchor BS Selection Feedback Channel 사용사용◈ CQICH 내 8 개 code word 를 사용하여 셀을 선택 .
BS 2BS 1 BS 2BS 1
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SOFT HANDOVERSOFT HANDOVER
▣ DL DiversityDL Diversity◈ Traffic Burst 구간에서 BS1 과 BS2 는 동일한 subcarrier permutation
을 사용하여 동일 데이터 전송 .◈ BS1 MAP + Traffic Burst (BS1 and BS2)
▣ UL DiversityUL Diversity◈ BS 에서 Traffic Burst Selection◈ UL Resource 할당시 고려사항
BW request code HO 사용 못함 . UL 은 Polling 방식이 가능 .
BS 2BS 1
MAPMAP MAPMAP DataDataDataData
© ETRI, 2005www.etri.re.kr 24
감사합니다 감사합니다 !!
▣ 질문 질문 & & 응답 시간응답 시간