本資料について本資料は下記著書を基に作成したものです著書の内容の正確さは保障できないため正確な知識を求める方は原本を参照してください著者 : 庄納崇著書名 : ワイヤレスブロードバンド時代を創る WiMAX 出版社 : インプレス発行日 :2005 年 12 月 1 日初版第一刷発表

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そうすけほうねん
5 years ago
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1 本資料について本資料は下記著書を基に作成したものです著書の内容の正確さは保障できないため正確な知識を求める方は原本を参照してください著者 : 庄納崇著書名 : ワイヤレスブロードバンド時代を創る WiMAX 出版社 : インプレス発行日 :2005 年 12 月 1 日初版第一刷発表日 :2006 年 4 月 10 日

2 ワイヤレスブロードバンド時代を創る WiMAX 渡邊研究室佐本章悟

3 はじめに発表の流れ第 1 章.WiMAX とは第 2 章.WiMAX の仕組み第 3 章.WiMAX の展開 3

4 第 1 章 WiMAX とは 4

5 1-1.WiMAX とは何か? WiMAX( ワイマックス ) Worldwide Interoperability for Microwave Access の略語ユーザの端末は無線基地局にマイクロ波によってアクセスし世界規模で相互運用ができるという意味新しいワイヤレスブロードバンド技術 5

6 1-2.WiMAX の背景どこにいてもブロードバンド通信をしたいブロードバンドとは多くは 1Mbps 以上の伝送速度のことをいう高速移動でも通信を続けたい WiMAX では時速 120km の移動通信ができる新幹線等の高速列車を除くほとんどの交通手段のスピードをカバー 6

7 1-3.WiMAX のイメージ無線 LAN 技術と携帯電話技術の融合あるいは補完する形で登場無線 LAN:IEEE (Wi-Fi) 携帯電話 :IMT-2000(3G) 融合無線 MAN:IEEE (WiMAX) 7

8 1-4.WiMAX の位置づけネットワークスペル ( 訳 ) 通信距離標準化組織規格の具体例の種類 ( 最大転送速度 ) 無線 PAN Personal Area 約 10m IEEE ;Bluetooth(2.1Mbps) Network a;UWB(480Mbps) ( 短距離通信網 ) ;ZigBee(250bps) 無線 LAN Local Area 約 100m IEEE b(11Mbps) Network (Wi-Fi) a(54Mbps) ( 構内通信網 ) g(54Mbps) 無線 MAN Metropolitan 2~10km IEEE (135Mbps) Area Network (WiMax) ( 約 37Mbps) ( 都市域通信網 ) e( 約 75Mbps) 無線 WAN Wide Area 2~10km 3GPP 3G :W-CDMA(384kbps) Network 3.5G:HSDPA(3.6~14Mbps) ( 広域通信網 ) 3GPP2 3G :CDMA2000(144kbps) 3.5G:EV-DORev.A(3.1Mbps) 8

9 第 2 章 WiMAX の仕組み 9

10 2-1.WiMAX の標準化組織 IEEE で標準化 IEEEで16 番目に設立された WG 無線 MANの規格を策定する MAN:Metropolitan Area Network 認証組織 :WiMAX フォーラム通信事業者や通信機器メーカーなどで構成 10

11 2-2. 主な 2 種類の規格固定 WiMAX とモバイル WiMAX 固定 WiMAX は ,802.16c, a の 3 つの規格を統合し発展させたに準拠しモバイル WiMAX はのアメンドメント ( 追加修正 ) である e に準拠している故にと e の話を中心に説明します 11

12 2-2. 主な 2 種類の規格固定 WiMAX とモバイル WiMAX 固定 WiMAX(IEEE 準拠 ) 無線版 ADSL ともいえるデータ通信 10MHz の帯域幅において最大約 37Mbps の伝送速度過疎地では ADSL や FTTH の代わりに使用できる 2004 年 6 月完了 12

ンテナイーサネットア2-2. 主な 2 種類の規格固定 WiMAX とモバイル WiMAX 802.

PRO/Wireless5116 ブロードバンドフェース CPE MILL SLIC 802.

13 ンテナイーサネットア2-2. 主な 2 種類の規格固定 WiMAX とモバイル WiMAX 準拠のインテル RO/Wireless5116 ブロードバンドフェースを使用した CPE( 加入者宅内装置 ) を実現ワイヤレス ADSL を実現インテル PRO/Wireless5116 ブロードバンドフェース CPE MILL SLIC /100Mbps イーサネットアナログ電話フラッシュメモリ SDRAM MILL : Media Independent Interface 媒体非依存物理インターフェース SLIC : Subscriber Loop Interface Circuit アナログ電話インターフェース SDRAM : Synchronous Dynamic Random Access Memory 同期ダイナミックランダムアクセスメモリ 13

14 アンテナ部WiMAX ボード 2-2. 主な 2 種類の規格固定 WiMAX とモバイル WiMAX インテル PRO/Wireless5116 ブロードバンドフェースと CPE インテル PRO/Wireless5116 ブロードバンドフェース CPE( 加入者宅内装置 ) 14

15 2-2. 主な 2 種類の規格固定 WiMAX とモバイル WiMAX モバイル WiMAX(IEEE802.16e 準拠 ) に移動性の機能を追加端末が時速 120km で移動したときも無線基地局間やセクター間のハンドオーバーを低遅延でサポート 20MHz の帯域幅において最大約 75Mbps の伝送速度 2005 年 12 月完了 15

16 の標準化範囲レイヤ 3 上位層ネットワーク層 WiMAX フォーラム標準化範囲レイヤ 2 レイヤ 1 データリンク層物理層 LLC 副層 MAC 副層 IEEE 標準化の範囲 MAC 副層 :Medium Access Control 媒体アクセス制御 LLC 副層 :Logical Link Control 論理リンク制御 16

17 の物理層物理層の機能ブロック物理層 SC (10~66GHz) SC (11GHz 以下 ) AAS STC OFDM-256 (11GHz 以下 ) AAS STC OFDMA(11GHz 以下 ) OFDMA-2048 サブチャネル化 HARQ AAS STC MIMO OFDMA-128/512/1024 (SOFDMA)(6GHz 以下 ) : の機能 :802.16e でに追加された機能 SC : シングルキャリア方式 AAS: アダプティブアンテナシステム HARQ: ハイブリッド ARQ MIMO: マルチインプットマルチアウトプット STC: 時空間符号化 OFDM: 直交周波数分割多重 OFDMA: 直交周波数分割多重接続 SOFDMA: スケーラブル OFDMA 17

18 の物理層 SC:Single Carrier シングルキャリア方式 1 つのキャリア ( 搬送波 ) を用いてデータを送受信する方法 MC:Multi-Carrier マルチキャリア方式複数のキャリアを用いてデータを並列伝送する方法周波数帯域が広がり周波数利用効率が低下する問題がある OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing 直交周波数分割多重マルチキャリア方式の一種離散フーリエ変換 (DFT) のアルゴリズムを利用することで複数のキャリアを一括して変復調することができる周波数利用効率が高い高速なデータを複数の低速なデータに分割し並列伝送を行う 18

19 の物理層 OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access 直交周波数分割多重接続 OFDM をベースとした多元接続方式参考 URL:OFDMA と OFDM SOFDMA: スケーラブル OFDMA OFDMA をモバイル用に拡張したもの 19

20 の物理層モード変調方式周波数帯免許複信方式変調方式周波数帯免許の物理層の 5 つのモード WirelessMAN- SC SC 10~66GHz TDD,FDD SOFDMA 6GHz 以下ライセンス WirelessMAN- SCa SC 11GHz 以下ライセンス TDD,FDD WirelessMAN- OFDM OFDM 11GHz 以下ライセンス TDD,FDD WirelessMAN- OFDMA OFDMA 11GHz 以下ライセンス TDD,FDD WirelessHUMAN- SCa/OFDM/OFDMA SC/OFDM/OFDMA 5GHz 帯アンライセンス TDD 固定 WiMAXではライセンスバンドでは WirelessMAN-OFDM アンライセンスバンドでは WirelessHUMAN-OFDMを適用している e の物理層 TDD : 時分割複信 FDD : 周波数分割複信 20

21 の物理層 TDD:Time Division Duplexing 時分割複信一つの周波数帯を時間軸で細かく分割して送信と受信を高速に切り替えて同時送受信を行なう方式 FDD:Frequency Division Duplexing 周波数分割複信無線通信などで同時送受信を実現する方式の一つで通信経路の周波数帯を半分に分割して送信と受信を同時に行なう方式 21

22 の MAC 層 MAC 層の機能ブロック MAC 層 1 コンバージェンス副層 ATM : 非同期転送モード IP イーサネット ATM パケット優先度のクラス分けヘッダの圧縮 2MAC 共通部副 MBS :MAC バーストスケジューリング PDU 操作コネクション管理 QoS スケジュー無線リンクリング制御ネットワークエンティティハンドオーバー電源管理 MBS 3セキュリティ副層プライバシー / 鍵管理 (RSA EAP AES マルチキャストセキュリティ ) : の機能 :802.16e でに追加された機能 :802.16e でに強化された機能 22

23 の MAC 層コンバージェンス副層 IP をベースとしながらイーサネットや ATM などのさまざまなネットワーク環境に対応できるようインターフェースが規定されている MAC 層の上位層となるネットワーク層とのインターフェースという役割 MAC 共通部副層 MAC 層の中核的な機能が規定されている e ではでは規定されていないハンドオーバーの機能や短時間に大量のデータが発生した場合に効率よくスケジューリングできる機能 MBS が追加されているまたモバイル端末 (802.16e) では省電力が求められるので電源管理機能が追加されている 23

24 の MAC 層セキュリティ副層標準では強固なセキュリティの実装が重視されているプライバシーと鍵管理のため,RSA AES EAP などの暗号方式プロトコルの機能が規定されている RSA :Rivest,Shamir,Adleman の 3 氏によって開発された暗号方式 AES : 米商務省の暗号化標準 EAP :PPP を拡張し認証方式を備えたプロトコル 24

25 第 3 章 WiMAX の展開 25

26 3-1.WiMAX の周波数帯必要な周波数を確保することが重要な課題 WiMAX がターゲットとしている周波数帯 2.5GHz 帯 :2.3~2.4GHz 2.5~2.69GHz( ライセンスバンド ) 3.5GHz 帯 :3.4~3.6GHz ( ライセンスバンド ) 5.8GHz 帯 :5.725~5.8GHz ( アンライセンスバンド ) しかし日本ではこの周波数帯は別の用途に使用されている 26

27 3-2. 各国での WiMAX の展開日本周波数帯の関係から固定 WiMAX に変更を加えた日本適用型固定 WiMAX として株式会社 YOZAN が周波数帯 4.9~5.0GHz 帯を使用し東京を拠点とし 2005 年 12 月からサービスを展開している 27

28 3-2. 各国での WiMAX の展開また KDDI のウルトラ 3G 構想の中で無線アクセスのひとつとして PIMS という次世代ワイヤレスブロードバンド構想が提案されこの PIMS においてモバイル WiMAX の技術を候補のひとつとしている KDDI は 2007 年頃から移動統合網を構築していく予定 28

29 3-2. 各国での WiMAX の展開韓国 2004 年 5 月 IT839 戦略という国家プロジェクトを発表その一環として IEEE802.16e をベースに策定されたワイヤレスブロードバンド WiBro( ワイブロ ) が 2006 年 4 月からサービス開始 WiBro は韓国版モバイル WiMAX 29

30 おわり 30

15群(○○○)-8編

15群(○○○)-8編 4 群 ( モバイル無線 )- 1 編 ( 無線通信基礎 ) 3 章ディジタル無線方式の基礎概要ディジタル無線方式では, システムに対応して信号のやりとりを行う論理的なチャネルを確立するアクセス方式が重要となる. このため電話音声中心のシステム, パケットデータ中心のコンピュータネットワークシステム, 放送システムなどの各システムでは, ネットワークの構造, トラフィック状況から最適なマルチプルアクセス技術及びデュープレックス技術を採用する必要がある.