IEEE 802.11y: Лицензирование и расширение частотных диапазонов WLAN

Введение

IEEE 802.11y 2008 — это поправка к стандарту IEEE 802.11 2007, обеспечивающая возможность работы оборудования для передачи данных с использованием протокола 802.11a в диапазоне 3650–3700 МГц на равноправной основе, за исключением случаев близости к существующей (устаревшей) спутниковой земной станции. Использование IEEE 802.11y допускается только в лицензируемом диапазоне. Поправка была одобрена IEEE для публикации 26 сентября 2008 года.

Предыстория

В июне 2007 года была введена схема "облегченного лицензирования" в диапазоне 3650–3700 МГц. Лицензиаты платят небольшую плату за общенациональную, неисключительную лицензию. Затем они платят дополнительную номинальную плату за каждую развернутую базовую станцию высокой мощности. Клиентские устройства (которые могут быть стационарными или мобильными) и их операторы не требуют лицензирования, но эти устройства должны получать разрешающий сигнал от лицензированной базовой станции перед началом передачи. Все станции должны быть идентифицируемы в случае возникновения помех для действующих операторов в данном диапазоне. Кроме того, предусмотрено требование, чтобы устройства нескольких лицензиатов имели возможность передавать в одной и той же зоне, используя "протокол с конкурентным доступом", когда это возможно. Если помехи между лицензиатами или устройствами, получившими разрешение на работу, не могут быть устранены техническими средствами, лицензиаты обязаны самостоятельно урегулировать спор.

За пределами диапазона 3650

Хотя область применения 802.11y была ограничена работой в диапазоне 3650–3700 МГц в США, были приняты меры, чтобы, в случае положительного восприятия концепции упрощенного лицензирования, не потребовалось запускать многолетний (более 3 лет) процесс создания рабочей группы для обеспечения работы устройств 802.11y в других странах или в других частотных диапазонах. В результате, устройства 802.11 с упрощенным лицензированием смогут работать на любом канале шириной 5, 10 или 20 МГц, предоставляемом регулирующими органами, путем простого добавления записей в таблицы информации о стране и нормативных требованиях в Приложениях I и J к 802.11. Другие потенциальные диапазоны для 802.11y включают:

4,9 ГГц. Регламентные классы и размер канала, необходимые для поддержки распределения частот для служб общественной безопасности США на частоте 4,9 ГГц, были добавлены в 802.11 в 2007 году. DSE и ECSA позволят координаторам частот осуществлять динамический контроль доступа к каналам. 5 ГГц. Регулирующие органы и производители оборудования продолжают обсуждать эффективность динамического выбора частоты (DFS) как механизма для предотвращения помех от действующих пользователей в диапазонах 5 ГГц. Например, Канада в настоящее время не сертифицирует оборудование 802.11 для использования в диапазоне 5600–5650 МГц, который используется определенными типами метеорологических радаров. 802.11y может предложить решение, которое позволит беспроводным локальным сетям (WLAN) получить доступ к этим диапазонам. Во-первых, DSE может использоваться для создания зон исключения вокруг действующих пользователей; во-вторых, в сочетании с DSE, механизм идентификации устройств 802.11y позволяет отключать от доступа к каналу устройства, вызывающие помехи, в течение нескольких секунд. Потенциальные диапазоны для IMT Advanced (450–862, 2300–2400, 2700–2900, 3400–4200 и 4400–5000 МГц). С 2003 года Международный союз электросвязи (МСЭ) изучает возможности использования диапазонов частот от 450 до 5000 МГц для систем IMT Advanced (также известных как системы, выходящие за рамки IMT 2000 или 4G) для инфраструктуры сотовой связи нового поколения. Эти системы смогут обеспечивать скорость передачи данных до 100 Мбит/с в условиях мобильности и до 1000 Мбит/с в стационарных условиях. К сожалению, за исключением небольшого объема спектра УВЧ, который станет доступен после завершения перехода от аналогового к цифровому телевидению, эти диапазоны частично заняты действующими пользователями, которых сложно переместить. Обширные исследования по совместному использованию показали, что сосуществование с устаревшим оборудованием на одной и той же территории не представляется возможным, поэтому традиционные подходы к лицензированию мобильной связи нецелесообразны. Однако академические исследования показали, что в любой момент времени, даже в плотной городской среде, имеется достаточный объем неиспользуемого спектра в рассматриваемых диапазонах. Проблема заключается в том, что использование основных служб в этих диапазонах может меняться со временем (как в случае с некоторыми радиолокационными системами) или варьироваться в зависимости от подканала в зависимости от местоположения (как в случае с "белыми пространствами" в телевизионных диапазонах). 802.11y, в сочетании с продолжающимся развитием многодиапазонных радиотехнологий, может предложить решение этой проблемы, предоставляя динамический доступ к каналам пользователям на основе методов предотвращения помех основным пользователям, местоположения и времени. Стоит отметить, что США не смогли занять единую позицию относительно пригодности диапазона 3650–3700 МГц для IMT Advanced, и ни одна из предложенных позиций, по-видимому, не учитывает правила FCC или проделанную на сегодняшний день работу по стандартизации.

4.9 GHz The regulatory classes and channel sizing needed to support the US public safety allocation at 4.9 GHz were added to 802.11 2007. DSE and ECSA will allow frequency coordinators to have dynamic control over channel access. 5 GHz Regulators and equipment manufacturers continue to debate the effectiveness of dynamic frequency selection (DFS) as a mechanism to avoid incumbent users in the 5 GHz bands. For example, Canada is not currently certifying 802.11 equipment for use in the 5600–5650 MHz band that is used by certain types of weather radars. 802.11y may provide a solution that will allow WLANs access to these bands. Firstly, DSE can be used to create exclusion zones around incumbent users; Secondly, when combined with DSE, the 802.11y device identification mechanism allows devices that cause interference to be denied further access to a channel within seconds. IMT Advanced candidate bands (450–862, 2300–2400, 2700–2900, 3400–4200, and 4400–5000 MHz) Since 2003, the International Telecommunication Union (ITU) has been studying the potential for IMT advanced services (aka systems beyond IMT 2000 or 4G) to use a number of frequencies between 450 and 5000 MHz for the next generation of cellular infrastructure. These systems will be capable of transmitting 100 Mb/s when mobile and 1000 Mb/s while stationary. Unfortunately, with the exception of a small amount of UHF spectrum that will become available upon the completion of the transition from analogue to digital television, these bands are occupied on a piecemeal basis by incumbent users that are not easily relocated. Extensive sharing studies have concluded that co existence with legacy equipment over the same area is not feasible, so traditional mobile licensing approaches are not practical. Yet academic studies have shown that at any give time, even in dense urban environment, there is ample unused spectrum across the candidate bands. The problem is that usage by the primary services in these bands may change over time (as is the case with some radar systems) or vary by sub channel based on location (as is the case in the TV bands "white spaces") 802.11y, along with the continued advances in multi band radio technology, may provide a solution to this problem by granting channel access dynamically to users based on primary user avoidance techniques, location and time. It is of note that the US has not been able to adopt a single position on the suitability of the 3650–3700 band for IMT advanced, and that neither of the proposed positions seem to recognize the FCC's rules, or the standardization work that has been done to date.