wibro 접속 및 핸드오버

© ETRI, 2005www.etri.re.kr 1

WiBro WiBro 접속 및 핸드오버접속 및 핸드오버

이동통신연구단이동통신연구단한국전자통신연구원한국전자통신연구원

2005. 04. 122005. 04. 12

장 성 철장 성 철

ICAT’05ICAT’05


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


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


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


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


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


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


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


Source IP Address

0 31

IP

TCP / IP

P4

P5


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


I

II

III

IV

V


WiBro MACWiBro MAC

VI





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


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


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 흐름 종료

(TEK) 데이터 암호키 분배


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


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



등록 해제

IP해제

DREGreqDREGrsp

DREG- CMD

선택기능

흐름변경

DSC- REQ DSCreqDSX- RVD

DSCrspDSC- RSPDSC- ACK

, MIP , 핸드오버 연장등록 과금서비스

DL패킷

UL패킷


DSAack

DSAack

초기 접속 절차


I

II

III

IV

V


WiBro MACWiBro MAC

VI





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


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)


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


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


I

II

III

IV

V


WiBro MACWiBro MAC

VI





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


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


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


감사합니다 감사합니다 !!

▣ 질문 질문 & & 응답 시간응답 시간

wibro 접속 및 핸드오버

Documents