WiMAX MAC协议内部
作品简介:
这一页的WiMAX教程涵盖了在符合固定WiMAX IEEE 802.16-2004 PMP配置文件的基站和用户站之间使用的MAC协议。
本文描述了wimax MAC层协议根据IEEE 802.16-2004或16d OFDM标准，其功能主要是调度管理和资源分配。本文也有助于wimax物理层的设计，因为wimax MAC层在确定调制码率和其他有用的物理层参数方面起着非常重要的作用。它涵盖了wimax MAC层，即收敛子层、MAC公共部分子层和安全子层。
描述:
在我们开始分析wimax MAC层之前，让我们先总结一下固定wimax的L1和L2协议层。如下所述，MAC层包括三个子层，即收敛子层、MAC公共部分子层和安全子层。
wimax MAC层包括三个子层:
1.收敛子层:上面一层即网络层，下面一层即MAC CPS。这包括对外部网络服务数据单元(sdu)进行分类，并将它们与适当的MAC服务流标识符(SFID)和连接标识符(CID)相关联。请参考CID和SFID有关详细信息。因此，它负责将CS PDU发送到与传输到对端MAC SAP的业务流相关联的MAC SAP，并从对端MAC SAP接收CS PDU。该层支持的可选特性是负载报头压缩。
2.MAC公共部分子层:核心MAC功能由该子层执行。解决了SS与BS的访问机制、带宽分配、连接建立和连接维护等问题。本文将对此进行详细解释。
3.安全子层:它负责安全方面，即身份验证、安全密钥交换和加密。
要理解MAC CPS，我们需要了解WiMAX框架结构，这是下面提到的。为了便于讨论，让我们假设以下系统参数，并假设用户站(SS)的数量为1。假设WiMAX系统BW为3.5MHz，则采样频率为4MHz。让我们假设系统帧持续时间为10ms, DL/UL比值为56%，因此我们将在WiMAX帧中有总符号等于125,No。DL子帧70和No。UL子帧55中的符号。
如帧中所述，下行子帧由基站(BS)传输到订阅站(SSs)，上行子帧由SSs传输到BS。TTG和RTG是允许基站和用户站中的电子电路在从Tx切换到Rx时稳定下来的周转时间，反之亦然，以避免数据丢失。让我们来了解一下调度概念是如何在标准中提到的。标准定义了DLFP它是88位长，总是在2个符号的L.P.(长序文)之后传输的BPSK。它携带下行链路突发长度，以OFDM符号为单位。
DLFP =(…， Rate_ID, Length_B1, DIUC, Length_B2, DIUC, Length_B3, DIUC, Length_B4....)
基于已知的调制码率(通常为BPSK1/2)， SS对DLFP进行解码。DLFP提取的参数需要作为扰频种子。一旦SS解码，它就会知道下行链路B1，它携带着16d标准中描述的系统关键信息，即DLMAP、ULMAP、UCD和DCD。请参考DLMAP vs ULMAP而且UCD,伊利诺斯,以便决定,DIUC更多信息。
ULMAP结构，重要字段如下所述。
ULMAP =(…,分配开始时间,……start_time_B1,……duration_B1……Start_time_B2,……duration_B2,…)
分配开始时间字段，定义上行链路子帧的起始点，以PS (Physical slots)为单位，说明从DL子帧开始有多少个PS后开始分配上行链路。物理槽位是固定WiMAX资源分配的基本单位，它是4/Fs。对于测距标准，TTG后定义了固定的位置，但带宽请求可以发送上行链路子帧中的任何位置，除了专用于测距请求的区域。由BS传输的ULMAP包含start_time_field, SS将通过该字段知道在帧中何时必须启动传输。SS将发送附加标准中定义的短序文(S.P.)的突发。
由于SS的调制码速率在系统中可能不同，因此带宽请求以字节为单位设计。带宽请求PDU仅由报头组成，报头由字段BR组成，字段BR定义SS请求的字节数。每个MAC PDU以GMH (Generic MAC header)开头，GMH长6字节，主要由以下字段组成。如上所述，每条MAC消息都有类型字段，MAC层将通过该字段决定需要对两边(BS和SS)接收到的MAC PDU采取什么操作。
GMH =(头类型，....， MAC msg类型，…， cid, hcs)
UCD和DCD两个主要字段分别称为上行通道描述符和下行通道描述符。这些字段连同UIUC和DIUC将决定下行链路和上行链路突发的调制码速率。与所有标准和无线系统一样，在实际对话(语音)或数据传输开始之前，请求系统(Here SS)和服务系统(Here BS)之间将进行消息交换。类似地，在WiMAX中，在建立互联网连接之前，在BS和SS之间交换以下消息。
WiMAX MAC层消息
下图涵盖了BS和SS之间交换的各种MAC层消息，包括广播消息(DLMAP,ULMAP,UCD和DCD)，测距请求(RNG REQ)，带宽请求(BW REQ)，DSA REQ和DSA ACK。MAC层是具体实现的，这里MAC层的实现分为两部分:下层MAC层和上层MAC层。底层MAC层对GMH(通用MAC报头)进行CRC计算和HCS计算。上层MAC层负责调度和处理MAC层消息。
下表描述了不同的WiMAX MAC管理消息及其类型编号、消息描述和连接类型。
| MAC管理消息类型 | 消息名称 | MAC消息描述 | 连接 |
|---|---|---|---|
| 0 | UCD | 上行通道描述符 | 广播 |
| 1 | 以便决定 | 下行通道描述符 | 广播 |
| 2 | DLMAP | Dwonlink访问定义 | 广播 |
| 3. | ULMAP | 上行链路接入定义 | 广播 |
| 4 | 提高要求 | 包括请求 | 初始测距 |
| 5 | RNG负责 | 等反应 | 初始测距 |
| 6 | 注册申请 | 注册请求 | 主要管理 |
| 7 | REG负责 | 注册响应 | 主要管理 |
| 8 | - | 保留 | - |
| 9 | PKM点播 | 私隐密码匙管理请求 | 主要管理 |
| 10 | PKM负责 | 私隐密钥管理回应 | 主要管理 |
| 11 | DSA点播 | 动态增加服务请求 | 主要管理 |
| 12 | DSA负责 | 动态添加服务响应 | 主要管理 |
| 13 | DSA证实 | 动态添加服务确认 | 主要管理 |
| 14 | DSC点播 | 动态服务更改请求 | 主要管理 |
| 15 | DSC负责 | 动态服务更改响应 | 主要管理 |
| 16 | DSC消 | 动态服务变更确认 | 主要管理 |
| 17 | DSD点播 | 动态删除服务请求 | 主要管理 |
| 18 | DSD负责 | 动态服务删除响应 | 主要管理 |
| 19 | - | 保留 | - |
| 20. | - | 保留 | - |
| 21 | MCA点播 | 多播分配请求 | 主要管理 |
| 22 | MCA负责 | 组播分配响应 | 主要管理 |
| 23 | DBPC点播 | 下行突发配置文件更改请求 | 基本 |
| 24 | DBPC负责 | 下行链路突发配置文件更改响应 | 基本 |
| 25 | RES CMD | 复位命令 | 基本 |
| 26 | 南方浸信会要求 | SS基本能力要求 | 基本 |
| 27 | 南方浸信会负责 | SS基本能力响应 | 基本 |
| 28 | CLK CMP | SS网络时钟对比 | 广播 |
| 29 | 渣滓CMD | 德/注册命令 | 基本 |
| 30. | DSX-RVD | DSx接收报文 | 主要管理 |
| 31 | TFTP CPLT | Config File TFTP完成消息 | 主要管理 |
| 32 | TFTP负责 | Config File TFTP完全响应 | 主要管理 |
| 33 | ARQ反馈 | 独立ARQ反馈 | 基本 |
| 34 | ARQ丢弃 | ARQ丢弃消息 | 基本 |
| 35 | ARQ重置 | ARQ复位消息 | 基本 |
| 36 | 代表要求 | 通道测量报告请求 | 基本 |
| 37 | 代表负责 | 通道测量报告响应 | 基本 |
| 38 | FPC | 快速电源控制 | 广播 |
| 39 | MSH NCFG | 网状组网配置 | 广播 |
| 40 | MSH整体 | 网状网络入口 | 基本 |
| 41 | MSH DSCH | 网格分布式调度 | 广播 |
| 42 | MSH CSCH | 集中调度 | 广播 |
| 43 | MSH统称 | Mesh集中调度配置 | 广播 |
| 44 | as FBCK要求 | AAS反馈请求 | 基本 |
| 45 | Aas FBCK RSP | AAS反馈响应 | 基本 |
| 46 | AAS波束选择 | AAS波束选择消息 | 基本 |
| 47 | AAS_Beam_REQ | AAS波束请求消息 | 基本 |
| 48 | AAS_Beam_RSP | AAS波束响应消息 | 基本 |
| 49 | DREG_REQ | SS注销消息 | 基本 |
| 50 - 255 | - | 保留 | - |
在数据传输之前，BS和SS之间的MAC消息流:
1.广播消息- dlmap,ULMAP,UCD和DCD (BS到SS)
2.RNG REQ (SS to BS)，RNG RSP (BS to SS)，参考REG REQ和REG RSP页面而且WiMAX测距程序更多信息。
3.BW REQ (SS to BS)，SBC REQ (SS to BS)，SBC RSP(BS to SS)，参考WiMAX带宽请求过程更多信息。
4.BW REQ (SS到BS)，REG REQ (SS到BS)，REG RSP (BS到SS)
大家可以参考REG REQ和REG RSP而且SBC REQ和SBC RSPMAC管理消息，用于了解它们所携带字段的详细信息。
在此阶段，SS的网络入口已经完成，现在将建立业务流程。对于服务流程有两种方法，BS初始化和SS初始化。我们将讨论BS发起的下行和上行连接的业务流程。
5.下行链路(BS到SS)的DSA REQ，下行链路(SS到BS)的DSA RSP
6.下行链路(BS到SS)的DSA ACK，上行链路(BS到SS)的DSA REQ
7.上行链路(SS到BS)的DSA RSP，上行链路(BS到SS)的DSA ACK
在此阶段连接建立，双方可以互相传输数据，即网络层可以开始通过MAC-PHY进行通信。
也请参考WiMAX网络接入程序以了解更多有关wimax用户站在wimax兼容BS上的露营情况。
链接到WiMAX MAC层资源
REG REQ和REG RSP
SBC REQ和SBC RSP
DSA REQ和DSA RSP
UCD,伊利诺斯,以便决定,DIUC
DLMAP和ULMAP
WiMAX测距程序
WiMAX带宽请求过程
WiMAX网络接入程序
WiMAX CID vs SFID
WiMAX FCH报头格式
WiMAX TLV格式基础知识
WiMAX计时器
WiMAX网络接口类型
WiMAX QoS分类
框架结构的无线标准、技术
下面介绍各种无线标准/技术的框架结构。包括WiMAX、WLAN、Zigbee、GSM、GPRS、UMTS、LTE、TD-SCDMA、GPS、SDH、11ac WLAN、AMPS、以太网、VLAN等。
WiMAX物理层框架结构符合802.16d和802.16e标准
WiMAX MAC层帧结构符合OFDM 802.16d标准
Zigbee RF4CE框架结构
Zigbee物理层
Zigbee MAC层框架结构
GPRS框架结构
GPS框架结构
LTE框架结构
TD-SCDMA框架结构
UMTS框架结构
SONET框架结构
SDH框架结构
802.11ac PHY帧结构
802.11ac MAC层
WLAN框架结构符合802.11a,11b,11n,11ac标准
AMPS框架结构
以太网帧结构
VLAN帧结构
GSM框架结构
其他标准MAC层协议
Wimax MAC协议
Wlan MAC层协议part1
Wlan MAC层协议part2
Zigbee MAC层框架
蓝牙MAC层
802.11ac MAC层