wima技術(shù)論文

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摘要:隨著通信技術(shù)和新業(yè)務(wù)的部署，寬帶移動(dòng)化和移動(dòng)寬帶化逐漸成為技術(shù)發(fā)展的趨勢，并互為補(bǔ)充、互相促進(jìn)。在寬帶移動(dòng)化方面，IEEE802工作組先后制定了WLAN和wimaX等技術(shù)規(guī)范，其中IEEE802.16WiMAX是寬帶移動(dòng)的重要里程碑，促進(jìn)了移動(dòng)寬帶的演進(jìn)和發(fā)展。本文主要介紹了WiMAX的定義、應(yīng)用模式和場景。

關(guān)鍵詞:WiMAX；802.16標(biāo)準(zhǔn)

一、WiMAX技術(shù)的定義

WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作性，是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX是IEEE802.16技術(shù)在市場推廣方面采用的名稱，其物理層和MAC層技術(shù)基于在IEEE802.16工作組中開發(fā)的無線城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，WiMAX也是IEEE802.16d/e技術(shù)的別稱。

二、WiMAX的產(chǎn)生背景

20世紀(jì)90年代寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展迅速，以本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)(LMDS)和多信道多點(diǎn)分配為代表的無線技術(shù)的市場定位為小型辦公室(SOHO)、中/小企業(yè)、城市商業(yè)中心等用戶。但是這一產(chǎn)業(yè)并沒有像人們預(yù)期的那樣進(jìn)一步繁榮壯大，一個(gè)重要的原因就是沒有統(tǒng)一的全球性寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。

1999年，IEEE成立了802.16工作組來專門研究寬帶無線接入技術(shù)規(guī)范，目標(biāo)是要建立一個(gè)全球統(tǒng)一的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。目前IEEE802.16主要提及兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：802.16-2004即802.16d固定寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)和802.16e支持移動(dòng)特性的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.16d標(biāo)準(zhǔn)于2004年10月1日，它規(guī)范了固定接入下用戶終端同基站系統(tǒng)之間的空中接口，主要定義空中接口的物理層和MAC層。802.16e標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)在于對移動(dòng)性的支持。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可同時(shí)支持固定和移動(dòng)寬帶無線接入系統(tǒng)，工作在＜6GHz適宜于移動(dòng)性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動(dòng)，同時(shí)802.16d規(guī)定的固定無線接入用戶能力并不因此受到影響。

IEEE802.16工作組主要針對WirelessMAN的物理層和MAC層制定規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。為了形成一個(gè)可運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)，IEEE802.16技術(shù)必然需要其他部分的支撐，所以WiMAX論壇應(yīng)運(yùn)而生。WiMAX論壇成立于2001年4月，最初該組織旨在對基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)和ETSIHiperMAN標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認(rèn)證，通過WiMAX認(rèn)證的產(chǎn)品會(huì)擁有“WiMAX(r)CERTIFIED”標(biāo)識。隨著802.16e技術(shù)和規(guī)范的進(jìn)展，該組織的目標(biāo)也逐步擴(kuò)展，不僅要建立一整套基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)和ETSIHiperMAN標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證體系，同時(shí)還致力于可運(yùn)營的寬帶無線接入系統(tǒng)的研究、需求的分析、應(yīng)用模式的探索、市場的拓展等一系列大力促進(jìn)寬帶無線接入市場發(fā)展的工作。

三、WiMAX技術(shù)的應(yīng)用模式

（一）PMP應(yīng)用模式

PMP（PointtoMulti-Point）應(yīng)用模式以基站為核心，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的連接方式，構(gòu)建星形結(jié)構(gòu)的WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)。基站扮演業(yè)務(wù)接入點(diǎn)的角色，通過動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)，基站可以根據(jù)覆蓋區(qū)域用戶的情況，靈活選用定向天線、全向天線以及多扇區(qū)技術(shù)來滿足大量的用戶站接入核心網(wǎng)的需求。

PMP應(yīng)用模式是一種常用的接入網(wǎng)應(yīng)用形式，其特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡潔，應(yīng)用模式與xDSL等線纜接入形式相似，因此它是一種理想的線纜替代方案。

（二）Mesh應(yīng)用模式

Mesh應(yīng)用模式采用多個(gè)基站以網(wǎng)狀網(wǎng)方式擴(kuò)大無線覆蓋區(qū)。其中一個(gè)基站作為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)與核心網(wǎng)相連，其余基站通過無線鏈路與該業(yè)務(wù)接入點(diǎn)相連。因此，作為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)的基站既是接入點(diǎn)又是接入的匯聚點(diǎn)，而其余的基站既是中繼站，還是業(yè)務(wù)的接入點(diǎn)。

Mesh應(yīng)用模式的特點(diǎn)在于網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實(shí)際情況靈活部署，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的彈性延伸。

（三）熱點(diǎn)回傳模式

熱點(diǎn)回傳模式利用WiMAX無線接入網(wǎng)絡(luò)把遠(yuǎn)端熱點(diǎn)業(yè)務(wù)回送到核心網(wǎng)，WiMAX基站的作用仍為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，而WiMAX用戶站是熱點(diǎn)側(cè)的無線接入設(shè)備，提供標(biāo)準(zhǔn)接口與熱點(diǎn)相連，并作為WLAN接入點(diǎn)的熱點(diǎn)設(shè)備再通過IEEE802.11a/b/g無線鏈路與無線終端連接。

WiMAX熱點(diǎn)回傳模式的主要特點(diǎn)在于作為業(yè)務(wù)回傳應(yīng)用，采用無線傳輸方式。與傳統(tǒng)有線回傳模式相比，其特點(diǎn)顯而易見，可作為傳統(tǒng)回傳模式的補(bǔ)充或替代方案。

（四）終端接入模式

在終端接入模式下，用戶終端設(shè)備直接通過作為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)的WiMAX基站接入核心網(wǎng)。而用戶終端設(shè)備若要直接接入WiMAX網(wǎng)絡(luò)，則必須配置符合WiMAX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的用戶單元，用戶單元是WiMAX無線網(wǎng)卡或無線模塊。

該模式的特點(diǎn)在于允許用戶終端直接調(diào)整接入網(wǎng)絡(luò)，并支持便攜式終端在城域范圍內(nèi)的移動(dòng)和漫游。

（五）駐地網(wǎng)接入模式

駐地網(wǎng)接入模式主要針對集團(tuán)用戶，其目標(biāo)是把諸如企業(yè)、校園和SOHO等用戶駐地網(wǎng)通過WiMAX基站接入城域網(wǎng)。與其他應(yīng)用模式相同，基站還是作為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，與核心網(wǎng)相連提供無線接入服務(wù)。在用戶側(cè)，用戶無線接入設(shè)備在一側(cè)通過無線接口上聯(lián)基站，另一側(cè)通過標(biāo)準(zhǔn)接口（例如以太網(wǎng)接口、E1等）與用戶駐地網(wǎng)設(shè)備相連。用戶側(cè)駐地網(wǎng)設(shè)備可以是用戶路由器、交換機(jī)、集線器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，也可以是另一種無線接入點(diǎn)（如Wi-Fi熱點(diǎn)），用于組成用戶專用局域網(wǎng)。其典型實(shí)例是目前廣泛存在的校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、政府網(wǎng)或SOHO等形式。駐地網(wǎng)接入模式特別適合于線纜接入不方便，對接入帶寬要求不高的駐地間接入應(yīng)用。與線纜接入方式相比，快捷是該模式的競爭優(yōu)勢。

（六）無線橋接模式

無線橋接模式是一種點(diǎn)到點(diǎn)的無線鏈接方式。與遠(yuǎn)程網(wǎng)橋的作用相似，其目的是把地理位置分離的兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)通過WiMAX無線鏈路連接在一起。由于無線橋接采用點(diǎn)對點(diǎn)方式，兩端WiMAX無線網(wǎng)橋設(shè)備天線的方向可以彼此對準(zhǔn)固定，因此傳輸性能相對穩(wěn)定，部署也相對簡單。

四、WiMAX的應(yīng)用場景

（一）固定應(yīng)用場景

固定接入業(yè)務(wù)是802.16運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)及Wi-Fi熱點(diǎn)回程等。

（二）游牧應(yīng)用場景

游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個(gè)階段。終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)中；在每次會(huì)話連接中，用戶終端只能進(jìn)行站點(diǎn)式的接入；在兩次不同網(wǎng)絡(luò)的接入中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。在游牧式及其以后的應(yīng)用場景中均支持漫游，并應(yīng)具備終端電源管理功能。

（三）便攜應(yīng)用場景

在這一場景下，用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進(jìn)行小區(qū)切換外，連接不會(huì)發(fā)生中斷。便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)展，從這個(gè)階段開始，終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換。當(dāng)終端靜止不動(dòng)時(shí)，便攜式業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型與固定式業(yè)務(wù)和游牧式業(yè)務(wù)相同。當(dāng)終端進(jìn)行切換時(shí)，用戶將經(jīng)歷短時(shí)間(最長為2s)的業(yè)務(wù)中斷或者感到一些延遲。切換過程結(jié)束后，TCP/IP應(yīng)用對當(dāng)前IP地址進(jìn)行刷新，或者重建IP地址。

（四）簡單移動(dòng)應(yīng)用場景

在這一場景下，用戶在使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等，但當(dāng)終端移動(dòng)速度達(dá)到60～120km/h時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。這是能夠在相鄰基站之間切換的第一個(gè)場景。在切換過程中，數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍，最差的情況下，TCP/IP會(huì)話不中斷，但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。切換完成后，QoS將重建到初始級別。簡單移動(dòng)和全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要支持休眠模式、空閑模式和尋呼模式。移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動(dòng)場景(包括簡單移動(dòng)和全移動(dòng))的主要應(yīng)用，包括目前被業(yè)界廣泛看好的移動(dòng)E-mail、流媒體、可視電話、移動(dòng)游戲、移動(dòng)VoIP等業(yè)務(wù)，同時(shí)它們也是占用無線資源較多的業(yè)務(wù)。

（五）全移動(dòng)應(yīng)用場景

在這一場景下，用戶可以在移動(dòng)速度為120km/h甚至更高的情況下無中斷地使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)，當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，用戶終端模塊將處于低功耗模式。