IEEE 802.22

IEEE 802.22

IEEE 802.22 는, 텔레비전(TV) 주파수 [1]스펙트럼내의 공백 공간을 사용하는 무선 지역 네트워크(WRAN)의 표준입니다.IEEE 802.22 WRAN 표준의 개발은 TV 방송 서비스에 할당되어 있는 지리적으로 사용되지 않는 주파수를 간섭 없이 공유할 수 있도록 인지 라디오(CR) 기술을 사용하여 도달하기 어렵고 인구 밀도가 낮은 지역(전형적인 시골 환경)에 광대역 액세스를 제공하는 것을 목적으로 한다.[2]세계적으로 폭넓은 적용 가능성을 가지고 있습니다.TV 대역을 비간섭적으로 사용하기 위한 CR 기술을 기반으로 표준화된 무선 인터페이스를 정의한 것은 전 세계적으로 처음 있는 일입니다.

IEEE 802.22 WRAN은 디지털 TV 및 아날로그 TV 방송, 무선 마이크 [3]등의 저전력 라이센스 디바이스 등 현재의 조작에 유해한 간섭을 일으키지 않도록 하면서 TV 브로드캐스트 대역에서 동작하도록 설계되어 있습니다.이 표준은 2010년 1분기에 완성될 것으로 예상되었지만, 2011년 7월에 최종 발표되었습니다.

IEEE P802.22.1은 TV 브로드캐스트 대역에서 동작하는 저전력 라이선스디바이스의 유해한 간섭 보호를 강화하기 위해 개발된 관련 규격입니다.IEEE P802.22.2는 IEEE 802.22 시스템의 설치 [1]및 도입에 권장되는 프랙티스입니다.IEEE 802.22 WG는 IEEE 802 LAN/MAN 표준 위원회의 워킹그룹으로 802.22 표준을 기술하기 위해 인가되었습니다.2개의 802.22 태스크그룹(TG1과 TG2)은 각각802.22.1과 802.22.2를 기술하고 있습니다.

테크놀로지

2004년 5월에 미국 연방통신위원회(FCC)가 발행한 규칙 제정 제안 통지(NPRM)에 따라 2004년 [4]10월에 무선 지역 네트워크에 관한 IEEE 802.22 워킹그룹이 결성되었습니다.공식적으로 무선 지역 통신망 표준(WRAN) - 특정 요구사항 - Part 22: 인지 무선 RAN 미디어 액세스 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 사양: WRAN의 일관성 있는 국가 고정 지점통신망 구축에 초점을 맞춘 TV 대역 운영 정책과 절차54~862MHz의 UHF/VHF TV 대역을 잘못 사용합니다.IEEE 802.22에서는 특정 TV 채널과 이들 채널의 가드밴드가 통신에 사용될 예정입니다.

전기전자공학협회(IEEE)는 FCC와 함께 이용 가능한 주파수 발견을 위해 중앙 집중식 접근법을 추구했다.특히기지국(BS)은 GPS 수신기로 무장하여 위치를 보고할 수 있습니다.이 정보는 중앙 집중형 서버(미국에서는 FCC에 의해 관리됨)로 반송됩니다.이 서버는 BS 영역에서 이용 가능한 무료 TV 채널 및 가드 대역에 대한 정보로 응답합니다.다른 제안에서는 로컬 스펙트럼 센싱만 허용하며, BS는 어떤 채널을 통신에 사용할 수 있는지 스스로 결정한다.이 두 가지 접근방식의 조합도 상정되고 있습니다.TV 화이트 스페이스 밴드(TVWS)로 동작하는 디바이스는, 주로 다음의 2 종류가 있습니다.고정, 퍼스널/휴대용.고정 장치에는 내장된 GPS 장치와 함께 지리 위치 확인 기능이 있습니다.고정 디바이스는 중앙 데이터베이스와 통신하여 TVWS에서 동작하는 지역의 다른 송신기를 식별합니다.FCC와 IEEE가 간섭을 피하기 위해 제안하는 다른 조치로는 동적 스펙트럼 감지 및 동적 전력 제어가 있습니다.

WRAN 토폴로지의 개요

802.22 표준의 초기 초안에서는 네트워크가 Point to Multipoint Basis(P2MP; 포인트 투 멀티 포인트 베이스)로 동작하도록 규정되어 있습니다.시스템은 기지국(BS)과 Customer-Premises Equipment(CPE; 고객사 기기)로 구성됩니다.CPE는 무선 링크를 통해 BS에 접속됩니다.BS는 접속되어 있는 모든 CPE의 미디어 액세스를 제어합니다.

WRAN Base Stations의 주요 특징 중 하나는 인지 감지를 수행할 수 있다는 것입니다.이것은 CPE가 스펙트럼을 검출하고, BS에 정기적으로 보고서를 송신해, 검출한 내용을 통지하는 것입니다.BS는 수집한 정보를 바탕으로 사용되는 채널에서 변경이 필요한지, 또는 반대로 동일한 채널에서 송수신 상태를 유지해야 하는지 여부를 평가합니다.

PHY 레이어에 대한 접근법

PHY 레이어는 다른 조건에 적응할 수 있어야 하며 전송 오류나 클라이언트 손실(CPE) 없이 채널 간에 이동할 수 있도록 유연해야 합니다.이 유연성은 대역폭, 변조 및 코딩 방식을 동적으로 조정할 수 있는 경우에도 필요합니다.OFDMA는 업링크 및 다운링크에서의 전송을 위한 변조 스킴입니다.OFDMA를 사용하면 BS 및 CPE에 필요한 이러한 빠른 적응을 달성할 수 있습니다.1개의 TV 채널(TV 채널의 대역폭은 6MHz, 국가에 따라서는 7MHz 또는 8MHz)을 사용하는 경우 최대 비트환율은 30km 거리에서 약 19Mbit/s입니다.달성된 속도와 거리는 표준의 요구 사항을 충족하기에 충분하지 않습니다.채널 본딩 기능은 이 문제를 처리합니다.채널 본딩은 Tx / Rx에 대해 두 개 이상의 채널을 사용하는 것으로 구성됩니다.이를 통해 시스템의 대역폭이 증가하여 시스템 성능이 향상됩니다.

MAC 레이어에 대한 접근법

이 계층은 인지 무선 기술에 기초할 것이다.또한 스펙트럼을 감지하여 환경 변화에 동적으로 적응할 수 있어야 한다.MAC 레이어는, 다음의 2개의 구조로 구성됩니다.프레임과 슈퍼프레임슈퍼프레임은 여러 프레임으로 형성됩니다.슈퍼프레임에는 Superframe Control Header(SCH; 슈퍼프레임컨트롤 헤더)와 프리암블이 있습니다.이것들은 BS에 의해서 송신되어 간섭을 일으키지 않고 송신할 수 있는 모든 채널로 송신됩니다.CPE가 켜지면 스펙트럼이 검출되어 사용 가능한 채널이 특정되어 BS에 부가하기 위해 필요한 모든 정보가 수신됩니다.

CPE는 인밴드아웃오브밴드의 두 가지 다른 유형의 스펙트럼 측정을 수행합니다.인밴드 측정은 BS 및 CPE에서 사용되는 실제 채널을 감지하는 것으로 구성됩니다.대역 외 측정은 나머지 채널의 감지에서 이루어집니다.MAC 계층은 인밴드 또는 아웃오브밴드 측정에서 고속 감지와 미세 감지라는 두 가지 유형의 감지를 수행합니다.고속 감지는 채널당 1ms 미만의 속도에서 감지됩니다.이 감지는 CPE와 BS에 의해 수행되며, BS는 모든 정보를 수집하여 새로운 조치가 있는지 여부를 판단합니다.미세 감지는 더 많은 시간(채널당 약 25ms 이상)이 소요되며 이전의 고속 감지 메커니즘의 결과에 따라 사용됩니다.

이러한 센싱 메커니즘은 주로 현재의 전송이 존재하는지, 그리고 이러한 전송의 간섭을 피할 필요가 있는지를 식별하기 위해 사용됩니다.

신뢰할 수 있는 감지를 수행하려면 위에서 설명한 것과 같은 단일 주파수 대역의 기본 작동 모드("Listen-before-talk" 모드)에서 데이터 전송이 허용되지 않는 조용한 시간을 할당해야 합니다.이러한 주기적인 데이터 전송 중단은 인지 무선 시스템의 QoS를 손상시킬 수 있습니다.이 문제는 IEEE 802.22에서 제안된 Dynamic Frequency Hopping(DFH;[5] 동적 주파수 호핑)이라고 불리는 대체 동작 모드로 해결됩니다.이 모드에서는 WRAN 시스템의 데이터 전송이 중단 없이 스펙트럼 감지와 병행하여 수행됩니다.

암호화, 인증 및 인가

AES-GCM 인증 암호화 알고리즘만 지원됩니다.[6]

인증 및 암호화 키 [7][8]도출에는 EAP-TLS 또는 EAP-TTLS를 사용해야 합니다.IEEE 802.22에서는 디바이스의 제조원, MAC 주소, FCC ID([9]각각의 제조원/서비스 프로바이더 증명서, CPE 증명서, BS 증명서)등의 정보에 근거해, 디바이스의 인증 및 인가에 확장 기능을 사용하는 X.509v3 증명서 프로파일이 정의되고 있습니다.

이것에 의해, 네트워크 프로바이더가 선택한 네트워크 프로바이더가 검증하지 않은 디바이스에의 네트워크 액세스를 거부하는 타입의 고객 록인이 가능하게 되는 경우가 있습니다(즉, 디바이스는 제조원 인증국(CA)에 대한 신뢰 체인을 가지는 X.509 증명서의 개인 키를 가지고 있을 필요가 있습니다).accept), 최신 셀룰러 네트워크의 SIM 잠금케이블 네트워크의 DOCSIS "인증 테스터"와 다르지 않습니다.

802.11af와의 비교

IEEE는 802.22와 더불어 또 다른 백지 인식 무선 표준인802.11af[10]표준화하고 있습니다.802.22는 무선 지역 네트워크(WRAN) 규격이지만, 802.11af는 최대 100km [10][11]범위에 대해 설계된 무선 LAN 규격입니다.802.22 규격과 802.11af 규격의 공존은 집중형 또는 분산형으로[12] 다양한 [13]공존 기술을 기반으로 구현할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b "IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee 802.22 WG on WRANs (Wireless Regional Area Networks)". IEEE. Retrieved January 18, 2009.
  2. ^ Olanrewaju, Babatunde Seyi; Osunade, Oluwaseyitan; Adeleke, Oludele; Olanrewaju, Taiwo (March 2020). "Extending IEEE 802.22 Standard from Rural to Urban Applications". 2020 International Conference in Mathematics, Computer Engineering and Computer Science (ICMCECS): 1–6. doi:10.1109/ICMCECS47690.2020.240854.
  3. ^ Carl, Stevenson; G. Chouinard; Zhongding Lei; Wendong Hu; S. Shellhammer; W. Caldwell (January 2009). "IEEE 802.22: The First Cognitive Radio Wireless Regional Area Networks (WRANs) Standard". IEEE Communications Magazine. Vol. 47, no. 1. US: IEEE. pp. 130–138. doi:10.1109/MCOM.2009.4752688.
  4. ^ "IEEE Starts Standard to Tap Open Regions in the TV Spectrum for Wireless Broadband Services". News release. IEEE Standards Association. October 12, 2004. Archived from the original on February 7, 2009. Retrieved August 19, 2011.
  5. ^ Wendong Hu; et al. (May 2007). "Dynamic Frequency Hopping Communities for Efficient IEEE 802.22 Operation". IEEE Communications Magazine. 45 (5): 80–87. doi:10.1109/MCOM.2007.358853.
  6. ^ IEEE 802.22-2011© 8.4.1, 페이지 281
  7. ^ IEEE 802.22-2011© 8.1.2, 페이지 252
  8. ^ IEEE 802.22-2011© 8.5, 페이지 286
  9. ^ IEEE 802.22-2011© 8.5, 페이지 286-292
  10. ^ a b Lekomtcev, Demain; Maršálek, Roman (June 2012). "Comparison of 802.11af and 802.22 standards – physical layer and cognitive functionality". elektrorevue. Retrieved 2013-12-29.
  11. ^ Thiel, Justin (2006–2007). "Metropolitan and Regional Wireless Networking: 802.16, 802.20 and 802.22". Retrieved 2013-12-31.
  12. ^ Villardi, Gabriel; Alemseged, Yohannes; Sun, Chen; Sum, Chin-Sean; Nguyen, Tran; Baykas, Tuncer; Harada, Hiroshi (2011). "Enabling Coexistence of Multiple Cognitive Networks in TV White Space". IEEE Wireless Communications. 18 (4): 32–40. doi:10.1109/MWC.2011.5999762.
  13. ^ Villardi, Gabriel; Sum, Chin-Sean; Sun, Chen; Alemseged, Yohannes; Lan, Zhou; Harada, Hiroshi (2012). "Efficiency of Dynamic Frequency Selection Based Coexistence Mechanisms for TV White Space Enabled Cognitive Wireless Access Points". IEEE Wireless Communications. 19 (6): 69–75. doi:10.1109/MWC.2012.6393520.