[論文レビュー] A Survey of Mobile WiMAX IEEE 802.16m Standard

Rakesh Kumar Jha, Wankhede Vishal Ashok+1 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2010

Advanced Wireless Network OptimizationEngineering参考文献 15被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、IMT-Advanced要件を満たすためにライセンスバンドで使用される、高度な空中インターフェースとしてのIEEE 802.16mモバイルWiMAX標準を調査している。ピークデータレートおよび持続的データレートの向上、スペクトル効率、システム容量、カバレッジの向上に加え、遅延の低減とQoSのサポートを実現しており、次世代モバイルネットワーク向けの物理層、MAC層、スケジューリング、およびQoSメカニズムに焦点を当てている。

ABSTRACT

IEEE 802.16m amends the IEEE 802.16 Wireless MAN-OFDMA specification to provide an advanced air interface for operation in licenced bands. It will meet the cellular layer requirements of IMT-Advanced next generation mobile networks. It will be designed to provide significantly improved performance compared to other high rate broadband cellular network systems. For the next generation mobile networks, it is important to consider increasing peak, sustained data reates, corresponding spectral efficiencies, system capacity and cell coverage as well as decreasing latency and providing QoS while carefully considering overall system complexity. In this paper we provide an overview of the state-of-the-art mobile WiMAX technology and its development. We focus our discussion on Physical Layer, MAC Layer, Schedular,QoS provisioning and mobile WiMAX specification.

研究の動機と目的

• IEEE 802.16e標準の進化として、IEEE 802.16mモバイルWiMAX標準の包括的概要を提供すること。
• IMT-Advanced要件を満たすために物理層およびMAC層に施された技術的向上を分析すること。
• 高動的移動環境における遅延低減とサービス差別化を実現するためのスケジューリングおよびQoSプロビジョニングメカニズムを検討すること。
• 既存のブロードバンドセルラーシステムと比較して、スペクトル効率、システム容量、カバレッジの向上を評価すること。
• 802.16m設計における性能向上とシステム複雑性のトレードオフを評価すること。

提案手法

• IEEE 802.16m標準を802.16 Wireless MAN-OFDMA仕様の改訂版として調査すること。
• スペクトル効率の向上に寄与する高度な変調および符号化技術を含む物理層の向上を分析すること。
• フレーム構造、リソース割り当て、モビリティ管理を含むMAC層アーキテクチャを検討すること。
• 高速移動環境におけるQoSのサポートと遅延の低減を実現するためのスケジューラ設計をレビューすること。
• トラフィック優先順位付け、リソース予約、アドミッション制御を含むQoSメカニズムを評価すること。
• 3GPP LTEおよび他の4G候補と比較して、ピークデータレート、スペクトル効率、セルカバレッジなどのシステムレベルの性能指標を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IEEE 802.16mは、従来のモバイルブロードバンド標準と比較して、スペクトル効率およびピークデータレートをどのように向上させているか？
• RQ2 IMT-Advanced要件を満たすために、どのような主要な物理層およびMAC層の向上がなされているか？
• RQ3 802.16mにおけるスケジューリングアルゴリズムは、高動的移動環境においてどのように低遅延と効果的なQoSプロビジョニングを実現しているか？
• RQ4 802.16m設計における性能向上とシステム複雑性のトレードオフは何か？
• RQ5 3GPP Long Term Evolutionなどの競合4G標準と比較して、802.16mの性能および能力はどのように異なるか？

主な発見

• IEEE 802.16mは、4GネットワークのIMT-Advanced要件を満たすために、顕著に向上したスペクトル効率とピークデータレートを達成している。
• 物理層は、より高いデータレートとより優れたリンク信頼性を実現するための高度な変調および符号化方式をサポートしている。
• MAC層は、低遅延および高スルーレートサービスをサポートするための強化されたスケジューリングおよびリソース割り当てメカニズムを導入している。
• QoSプロビジョニングは、トラフィック優先順位付け、リソース予約、動的アドミッション制御によって実現されている。
• 従来のモバイルWiMAXおよび3GPP LTE候補と比較して、広範なセルカバレッジとより高いシステム容量をサポートしている。
• 設計は、性能向上と管理可能なシステム複雑性のバランスを図っており、ライセンスバンドにおける商業的導入に適している。