1. WiMAX MREŽA ZA PRISTUP ZA POKRIVANJE BEOGRADA
Marko Nikolić, Saobraćajni fakultet
Mentor: Prof.dr Vladanka Aćimović-Raspopović
tehnologija može predstavljati veoma isplativo rešenje za
I UVOD širokopojasni pristup u oblastima do kojih ne doseže DSL ili
KDS. Moći će da se koristi za veliki broj aplikacija
Globalizacija i nagli razvoj informacionih tehnologija,
uključujući i širokopojasni pristup u poslednjem kilometru,
doprinose sve većoj potrebi korisnika za širokopojasnim
kao i podrška za hotspot i ćelijsku infrastrukturu. Standard je
pristupom podacima, glasovnim i video servisima. Sa
dizajniran tako da obezbedi širinu opsega potrebnu za E1
prednostima kao što su brza izgradnja mreža i brz povraćaj
(2048 Kbps) za poslovne korisnike ili da bude ekvivalent
uloženog kapitala, širokopojasni bežični sistemi za pristup
kablovskom/DSL pristupu za rezidencijalne korisnike.
predstavljaju jedno od najprihvatljivijih rešenja operatora za
izgradnju MAN (Metropolitan Area Network). Standard Standard definiše kako fizički tako i MAC (Media Access
802.16 pruža niz prednosti na polju širokopojasnih bežičnih Control) sloj.
mreža kao što su veći protoci, bolja fleksibilnost i
Fizički sloj
skalabilnost kao i niži troškovi zbog čega se koristi kao
sinonim za novu generaciju širokopojasnih bežičnih gradskih Izbor opsega od 2-11 GHz je bio vođen potrebom za
mreža. [1, 2, 3] prenosom signala bez optičke vidljivosti NLOS. Razlog za to
je bio što se očekuje veliki broj rezidencijalnih korisnika, a
Pojava ovog standarda i zainteresovanost najvećeg broja
krovovi zgrada mogu biti suviše niski i zaklonjeni drvećem
svetskih proizvođača da podrži ovaj standard doprinela je da
da bi imali direktnu optičku vidljivost sa baznom stanicom.
se 2003. godine osnuje WiMAX (Worldwide Interoperability
Zbog toga je veoma značajan višestruki način propagacije
for Microwave Access) forum, čime je pospešen razvoj ovih
koji se očekuje.
mreža kao i njihova primena do krajnjih korisnika. [10, 11,
12, 13, 14] MAC sloj
Ovaj rad je oraganizovan na sledeći način. U drugom delu MAC sloj je posebno dizajniran za okruženja u kojima je
predstavljeni su razvoj standarda 802.16 i osnivne pristup od tačke ka više tačaka. On daje podršku višim
karakteristike WiMAX-a. U trećem delu je predstavljena slojevima OSI (Open System Interconnection) modela ili
konkretna primena WiMAX tehnologije kroz predlog mreže transportnim protokolima kao što su ATM, Ethernet ili
za pristup za pokrivanje Beograda u opsegu 3.5GHz. Internet Protokol (IP), i njegov dizajn je jednostavno
prilagoditi budućim protokolima koji još nisu razvijeni.
II STANDARD IEEE 802.16-KARAKTERISTIKE
WIMAX-A Tok servisa (Service Flows)
Razvoj standarda je započet 1999. godine u okviru grupe za Tok servisa je ključna osobina 802.16 standarda, ima
standardizaciju IEEE 802 sa ciljem da se definišu radio mogućnost podešavanja više kanala za svaku vezu,
interfejsi i funkcionalnosti bežičnih MAN u opsegu od 10-66 obezbeđujući za svaku individualno podešavanje QoS
GHz koji je postavljao zahtev optičke vidljivosti (LOS, line- (Quality of Service). Različitim krajnjim korisnicima koji
of-sight). Dopuna standarda 802.16 je izvršena 2001. godine dele istu bežičnu vezu može biti garantovana istovremena
definiše dopunu za frekvencijske opsege od 2-11 GHz raspoloživost servisa višeg prioriteta, aplikacija koje
(licencirane i nelicencirane), koji bi omogućili komunikaciju zahtevaju prenos u realnom vremenu, kao što su VoIP (Voice
bez direktne vidljivosti između predajnika i prijemnika over Internet Protocol), video i TDM (Time Division
(NLOS, non-line-of-sight ). Multiple) saobraćaj.
Dalji razvoj IEEE 802.16 će da omogući prihvatanje i Zaštita podatka
adresiranje korisničkih zahteva za mobilnošću, tako da
Podaci se kriptuju standardnim algoritmima (DES – Data
omogući direktno širokopojasni pristup sa pametnih mobilnih
Encryption Standard), npr. 56-tobitnim DES za korisne
telefona, PDA uređaja, notebook i laptop računara.
podatke i 128-mobitnim 3DES za enkripciju ključa.
Prihvatanje tog standarda se očekuje u drugoj polovini
WiMAX Forum je industrijska, neprofitna organizacija
2006.godine.
sastavljena od proizvođača opreme, dobavljača opreme i
Osećajući veliku prazninu između bežičnih lokalnih mreža
servisnih provajdera. Proizvođači opreme čija oprema
(WLAN, Wireless Local Area Network) i regionalnih mreža
zadovolji test interoperabilnosti dobijaju WiMAX sertifikat.
(WAN, Wide Area Network), WiMAX će predstavljati
WiMAX Forum radi na tome da uđe na tržište kao osnova za
isplatljiviju, stabilnu bežičnu alternativu za konvecionalni
bežični MAN zasnovana na IEEE 802.16 standardu i
žični DSL (Digital Subscriber Line) i pristup preko KDS-a
ETSI/HiperMAN2 specifikaciji. Izgled jedne WiMAX mreže
(kablovskih bistributivnih sistema) u oblastima gde je ova
je prikazan na slici 1.
tehnologija lako dostupna. Što je još važnije WiMAX

2. UNIVERSITY
Slika 1. Arhitektura i aplikacije WiMAX
Na putu svoga razvoja, WiMAX preuzima preimućstvo nad
Wi-Fi (Wireless Fidelity) tehnologijom za širokopojasni Slika 2. Mapa pokrivenosti postojeće tri bazne stanice
pristup u poslednjem kilometru pokrivajući i udaljena
Prvi korak u pokrivanju grada signalom je da se na gore
geografska područja. Sa mogućnošću pokrivanja oblasti u
pomenutim lokacijama montiraju dodatne sektorske antene
radijusu od oko 30 kilometara, WiMAX može da
kojima se povećava pokrivenost i kapacitet. Razlog je taj što
predstavljati osnovu za infrastrukturu, operatora
na tim lokacijama već postoji sva potrebna oprema za
širkopojasnih servisa u mrežama za pristup.
instalaciju novih sektora.
Postavlajnjem ovih baznih stanica, zahvaljujući novoj
WiMAX tehnologiji bili bi zadovoljeni zahtevi korisnika
III WIMAX MREŽA ZA PRISTUP U OPSEGU OKO 3.5
kako u pogledu pokrivenosti tako i u pogledu kapaciteta.
GHZ ZA POKRIVANJE BEOGRADA
Na ovaj način su pojačane dve postojeće lokacije i dodate
U ovom delu rada će biti prikazan predlog mreže za pristup
bazne stanice na četiri nove lokacije. Na svakoj od ovih
Internetu u opsegu 3.5 GHz uz kompatibilnost sa WiMAX
lokacija postoji mogućnost dodavanja dodatnih sektora ako
tehnologijom za pokrivanje Beograda. Potrebni podaci na
za to bude postojala potreba koju može prouzrokovati velika
osnovu kojih je osmišljen predlog (idejno rešenje) mreže za
zainteresovanost korisnika da se poveća kapacitet. Pošto se
pristup dobijeni su tokom stručne prakse obavljene kod
servisne zone baznih stanica preklapaju, to je neophodno
provajdera internet servisa VeratNet. Prema predlogu
odabrati takav raspored frekvencija po sektorima da se
pokrivanje Beograda bi se ostvarilo u dve faze.
izbegnu štetne smetnje. Pokrivenost grada sa dodatim
Prva faza sektorima i novim baznim stanicama je prikazana na slici 3.
Prva faza obuhvata planiranje postavljanja dodatnih baznih
stanica kao deo WMAN-a za pokrivanje Beograda.
Predviđeno korišćenje frekvencija prema dozvoli
Ministarstva za kapitalne investicije to je šest frekvencija u
opsegu 3.5 GHz. Razlog su najave u okviru WiMAX foruma
da će interoperabilnost prvo biti doneta za opremu koja radi u
opsegu 3.5 GHz.
U ovoj fazi bilo je potrebno izvršiti analizu lokacija u
Beogradu koje bi bile pogodne za postavljanje dodatnih
baznih stanica s obzirom na cilj provajdera koji je pokrivanje
cele teritorije grada. Svaka od postojeće tri bazne stanice
pokriva određenu teritoriju grada što je prikazano na slici 2.
Na mapi su predstavljene lokacije na kojima se nalaze
pomenute bazne stanice sa njihovim sektorima: GX 1,2,3 je
zgrada Genexa-Zapadna kapija sa svoja tri sektora; HS
1,2,3,4 – hotel ''Slavija'' sa četiri sektora i IK 1,2 je Istočna
kapija-Rudo2 sa dva sektora. Predviđeno je da se prilikom
dodavanja novih baznih stanica smanjuju veličine ćelija i
samim tim povećava ukupan kapacitet mreže i pokrivenost. U
tom slučaju trebalo bi odrediti optimalan raspored frekvencija
Slika 3. Mapa pokrivenosti sa dodatim sektorima i novim
tako da ne dođe do interferencije.
baznim stanicama

3. Na mapi se nalaze sledeće lokacije sa svojim sektorima: GX sistem od prevelikog napona, kratkog spoja, pogrešnog
1,2,3,4 - Genx zgrada sa četiri sektora; HS 1,2,3,4 - hotel priključivanja.
''Slavija'' sa četiri sektora; IK 1,2,3,4 - Istočna kapija sa četiri - Modul za napajanje (Power Supply Unit - PSU) - PSU služi
sektora; 27M 1,2 – zgrada u ulici 27Marta br.4 sa dve za napajanje ostalih modula u kućištu i spoljašnjih jedinica.
sektorske antene; BB 1,2,3,4 – zgrada na Banovom Brdu sa
- Uređaj za vazdušno hlađenje (Air Ventilation Unit - AVU) -
četiri sektora; BA 1,2,3 – zgrada na Banjici sa tri sektorske
AVU služi za održavanje optimalne radne temperature.Da bi
antene i VI 1,2,3 je zgrada na Vidikovcu sa tri sektora.
proverili funkcionalnost ove bazne stanice izvršili smo
Ovde je predstavljen samo predlog mreže za pokrivanje merenja jačine signala na raličitim lokacijama sa strane
Beograda. Konačan raspored frekvecija bi se proverio pri korisnika da bi se videlo da li jačina signala zadovoljava
montiranju opreme ukoliko bi došlo do njene realizacije. zahteve za prijemom. Merili smo indikator jačine primljenog
Ograničenje dometa BS se postiže usmeravanjem antena BS signala (RSSI – Recived signal strenght indicator).
na dole za odgovarajući ugao (down tilt).
U tabeli I su prikazani su nivoi signala mereni na šest
Druga faza različitih lokacija. Prilikom merenja izlazna snaga na sektoru
bazne stanice IK-2 je bila podešena na 25dBm, dok je na
Ova faza obuhvata zamenu već instalirane opreme provajdera
svim prijemnim uređajima izlazna snaga bila podešena na
VeratNet na tri lokacije u Beogradu sa novom opremom.
20dBm.
Razlog za zamenu je taj što je platforma novoinstalirane
opreme osmišljena tako da će biti moguće na baznoj stanici Tabela I Lokacije na kojima su testirane bazne stanice
ugrađivanje Intelovih, WiMAX čipova kada oni postanu
dostupni na tržištu, čime će ona biti interoperabilna sa LOKACIJA SU (RSSI) AU (RSSI)
opremom drugih proizvođača čija oprema ima WiMAX
1 Borivoja Stankovića 11 - 49 dBm - 55 dBm
sertifikat. [4, 5, 6, 7, 8, 9]
(Medaković3)
Nadalje će biti prikazano kako bi prema idejnom rešenju bila
2 Miška Jovanovića 5a - 54 dBm - 61 dBm
obavljena zamena opreme na lokaciji Rudo 2. Tehničke
(Dušanovac)
karakteristike izabrane opreme, u potpunosti odgovaraju
specifikacijama iz dozvole za radio-stanicu. 3 Ustanička 150 (Konjarnik) - 64 dBm - 65 dBm
Sistem jednog od proizvođača opreme u skladu sa ovim 4 Kumodraška 260 - 63 dBm - 66 dBm
standardom se sastoji od: (Voždovac)
Mrežnih uređaja (Switches/Routers) 5 Kneza Višeslava 63 - 81 dBm - 80 dBm
(Košutnjak)
Za vezu između bazne stanice i Internet čvorišta koriste se
point-to-point linkovi (radio ili kabl). 6 Serdar Jola 2 (Dedinje) - 60 dBm - 64 dBm
Sistema za nadzor i upravljnje (Managment Systems) - Sistem
omogućuje kompletan nadzor i upravljanje sa bilo koje tačke
Prikaz eksperimentalne veze Rudo 2 (IK) – Saobraćajni
u sistemu.
fakultet
Bazne stanice (Access units - AU)
Potrebno je bilo pomoću GPS uređaja odrediti lokaciju
Bazna stanica se sastoji iz sledećih elemenata: Saobraćajnog fakulteta. Dobijeni su sledeći podaci:
- Kućište bazne stanice (Base Station Chassis - BSC)-Kućište
bazne stanice ima devet slotova 6U visine i šest slotova 3U
Geografska širina 44° 45 945 ' N
visine. Svi moduli su hot-swappable (mogućnost vađenja i
Geografska dužina 20° 28 990 ' E
stavljanja svih modula bez gašenja napajanja).
Visina terena 188 m
- Jedinica za procesiranje (Network Processing Unit -NPU) -
Veza modula pristupnih jedinica na mrežu se ostvaruje preko Visina objekta 20 m
modula NPU (Network Process Unit). NPU predstavlja srce
ove Bazne Stanice. Ovaj modul takođe funkcioniše i kao IP
ruter usmeravajući prikupljeni saobraćaj od pristupnih Osnovni podaci o lokaciji Rudo2 su:
jedinica ka jezgru mreže.
Geografska širina 44° 47 04 ' N
- Pristupne jedinice (Access Unit - AU) - AU se sastoji od
Geografska dužina 20° 31 02 ' E
unutrašnje i spoljašnje jedinice. Unutrašnja jedinica se smešta
u kućište, moguće je smestiti do 7 modula pristupnih Visina terena 200 m
jedinica. ODU ima radio modul sa konektorom za priključak
Visina objekta 92 m
izdvojene antene sa mogućnošću korišćenje V ili H
polarizacije.
Na slici 4 prikazan je profil terena sa koga se vidi da između
- Interfejs za napajanje (Power Interface Unit - PIU) - PIU
bazne stanice potsavljene na zgradi Rudo2 i klijentskog
modul prihvata spoljašnji izvor napajanja od 48 VDC i
uređaja postavljenog na Saobraćajnom Fakultetu postoji
prosleđuje ga na PSU. Pored toga ovaj modul ima filtere i
optička vidljivost [15]. Problem se javio jer korišćena mapa
stabilizatore za ulazni napon na baznoj stanici čime se štiti
uzima u obzir samo konfiguraciju terena bez visine zgrada.

4. Bazna stanica postavljena na zgradi Rudo2 zaklonjena je Niže cene uvođenja u odnosu na klasične žične tehnologije
zgradama Rudo1 i Rudo3 koje se nalaze na liniji optičke daju prednost WiMAX tehnologiji u odnosu na klasične žične
vidljivosti ka Saobraćajnom fakultetu. To znači da ne postoji tehnologije.
direktna optička vidljivost između predajne i prijemne U ovom radu je pretstavljen predlog projekta WiMAX
antene. pristupne mreže u opsegu 3.5 GHz za pokrivanje Beograda.
Takođe, prikazani su rezultati eksperimenta u kome je veza,
ostvarena bez optičke vidljivosti, između bazne stanice na
zgradi Rudo2 i Saobraćajnog fakulteta pokazala
zadovoljavajući kvalitet.
LITERATURA
[1]. Nihal Kularatna, Dilleka Dias, Essential of Modern
Telecommunications Systems, Artech house, 2004
[2]. Gilbert Held, S. Ravi Jagannathan, Practical Network
Design Techniques: A Complete Guide for WANs and
LANs, Auerbach Publication, 2004.
[3]. Krajnović N. '' Jedno viđenje arhitekture
telekomunikacionih mreža budućnosti '', XII
Telekomunikacioni forum TELFOR 2004,
Slika 1. Konfiguracija terena između Istočne kapije I www.telfor.org.yu
Saobraćajnog fakulteta [4]. Breeze Access OFDM System Manual, Alvarion, 2003
U opisanom eksperimentu Antena na Saobraćajnom fakultetu [5]. BreezeMAX 3500 System Manual, Alvarion, 2004
nije bila postavljena na krov zgrade već je samo bila
[6]. Redline AN-100 System User Manual, Redline
usmerena kroz prozor na posledjem spratu ka zgradi Rudo2.
Communications, 2004
Izmereni signal imao je nivo od oko -78 dBm. Ostvarena
veza bila je zadovoljavajućeg kvaliteta. Međutim, ukoliko bi
[7]. Introducing WiMAX The next Broadband wireless
došlo do realizacije ovakve veze antenu bi trebalo postaviti
revolution, Alvarion,2004
na krov zgrade i na stabilan nosač.
[8]. ZTE WiMAX Presentation, 2005, www.zte.com.cn
Ovom eksperimentom konkretno je pokazano kako bi
[9]. Standards versus Proprietary Solutions – The Case for
funkcionisala jedna veza bez optičke vidljivosti. Može se
WiMAX Industry Standards, 2005, www.alvarion.com
očekivati da bi korišćenje nove opreme kompatibilne sa
WiMAX tehnologijom dalo još bolje rezultate. [10]. http//www.wimaxworld.com
[11]. http//www.benchmark.co.yu
[12]. http//www.wimaxforum.org/news
IV ZAKLJUČAK
[13]. http//www.openwimax.org
Bežična tehnologija, iako je mnogi smatraju nužnim
rešanjem, predstavlja oblast koja danas ima najveću stopu [14]. http://ieee802.org/16
razvoja na polju telekomunikacija. [15]. http://www.kashmir3d.com
Veruje se da će WiMAX predstavljati jedno od najboljih
rešenja koje će moći da podrži veliki broj korisnika
Abstract: In this paper a proposal of access network for
opslužujući ih različitim servisima. Za oblasti koje su do sada
Belgrade coverage in frequency band 3.5 GHz is presented.
slabo pokrivene žičnom infrastrukturom, očekuje se da
Such a network could be realized in two steps. First step is to
WiMAX omogući širok spektar servisa poslovnim i
find suitable locations for additional base stations. Proposed
rezidencijalnim korisnicima snižavajući servisne troškove.
locations are shown in Fig. 2. The second step was the
Standard 802.16 predvođen WiMAX Forumom, koji mu bez replacement of the existing equipment with new WiMAX
sumnje obezbeđuje uspeh na tržištu, obezbediće dalji porast compatible equipment. Also, the results of experimental
bežičnih mreža, dajući benificije svima od proizvođača do NLOS link setup that operates in accordance with IEEE
krajnjeg korisnika. 802.16 standard are shown.
Sigurno je da će neko vreme ova tehnologija raditi uporedo
ACCESS NETWORK AT 3.5 GHz FOR BELGRADE
sa postojećim x.DSL i KDS. Naravno, potrebno je mnoge
COVERAGE, Marko Nikolic
tvrdnje vezane za opremu koja će zadovoljiti ovaj standard
proveriti u praksi. U svakom slučaju možemo se očekivati da
će ona biti dostupna zajedno sa WiMAX sertifikatom za
komercijalnu upotrebu do kraja ove godine.