第5章无线城域网

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1、第5章 无线城域网内容提要5.1 无线城域网概况5.2 802.16协议体系5.3 802.16的物理层5.4 802.16的MAC层5.5 MAC层的链路自适应机制5.6 802.16系统的QoS架构5.7 802.16系统的移动性5.8 WiMAX与其他技术的比较5.1 无线城域网概况v无线城域网技术的形成WMAN技术是因宽带无线接入(BWA)的需求而来WMAN是以无线方式构建的城域网并提供面向互联网的高速连接，它是在无线局域网的基础上产生的，由多个WLAN连接而成。1999年，IEEE 802局域网(LAN)/城域网(MAN)成立了802.16工作组来专门研究宽带无线接入标准，解决最后一

2、公里的接入问题WMAN是为了满足日益增长的宽带无线接入的市场需求，用于解决最后一公里接入问题，代替电缆(Cable)、数字用户线(xDSL)、光纤等WMAN能有效解决有线方式无法覆盖地区的宽带接入问题，有较完备的QoS机制，可根据业务需要提供实时、非实时不同速率要求的数据传输服务无线城域网的宽带接入vWMAN标准的开发主要有两大组织机构 IEEE的802.16工作组，主要负责802.16系列标准 欧洲的ETSI，主要负责HiperAccess5.1.1 无线城域网技术的形成vIEEE802.16主要由三个小组组成IEEE 802.16.1负责制定频率范围在1066GHz的无线接口IEEE 80

3、2.16.2负责制定宽带无线接入系统共存方面问题IEEE 802.16.3负责制定频率范围在211GHz之间无线接口vWiMAX论坛成立,在全球范围内推广802.16协议。5.1.2 WiMAX论坛v在借鉴和学习WLAN的Wi-Fi联盟成功经验的基础上，2001年4月由业界领先的通信设备公司及器件公司共同成立世界微波接入互操作性论坛v该论坛旨在对基于IEEE802.16标准和ETSI HiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证。vWiMAX使用与Wi-Fi联盟推动无线局域网行业发展的相同方法进行定义和互操作性测试，加快符合IEEE 802.16技术标准的宽带无线接入设备的上

4、市速度。vWiMAX全称为Worldwide Interoperability for Microwave AccessWiMAX的作用v主要职责提供一套一致性作和互操作性的全球标准规范对用这套规范的产品进行测试和认证用系统轮廓灵活地使用频谱vwimax论坛的好处有一个基于标准的平台，创新更快运营商可以用更低的成本买到设备，提供更好的服务不再局限于一个运营商，促进竞争，花销更少对于不易接入的地区提供良好的服务WiMAX系统组成WiMax发射塔WiMax接收机vWiMAX可提供的无线服务非视距服务视距型服务vWiMAX应用场景WiMax论坛定义的应用场景固定、游牧、便携、移动和全移动WiMax的

5、应用实例vWiMax无线视频监控系统包括三部分视频采集前端系统无线网络传输系统视频流信息处理系统基于WiMax的视频监控系统5.1.3 ETSI HYPERMANv欧洲电信标准机构(ETSI)提出了一种高性能的无线MAN(High Performance Radio Metropolitan Area Networks, HYPERMAN)旨在提供中小型企业和住宅市场的“最后一英里”固定无线接入，其主要目的是加快欧洲宽带因特网接入的更新。该标准是在与IEEE 802.16工作组密切合作的基础上提出的，目的与802.16a标准的子集实现互操作。vETSI的目的是开发一套使用未授权频谱的标准，但该

6、标准能支持基于点对多点(Point-to-multipoint, PMP)或网状网络结构的固定无线接入的商业提供方式。 vHYPERMAN只定义了物理层和数据链路层，正如802.16d和WiMAX论坛指出的，网络层和更高层规范期望由其他组织开发。 参数HYPERMAN标准射频带宽5.7255.875 GHz（欧洲带宽C）EIRP2 Mbps调制方式OFDM(BPSK, QPSK, QAM)信道化5 MHz, 10 MHz或20 MHz信道带宽双工方式支持TDD和FDDHYPERMAN关键参数5.2 802.16协议体系vIEEE802.16称为WMAN空中接口标准，是2-66GHz的空中接口标

7、准，覆盖范围为50km，每基站提供总数据速率高达280Mb/sv最终制定的802.16系列标准协议栈按照两层体系结构组织，主要对网络的低层，即MAC层和物理层进行了规范v802.16系列协议中各协议的MAC层功能基本相同，差别主要体现在物理层上。物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传输率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的问题。 5.2.1 标准化进程 标准号相对应的技术领域和频段状态空中接口标准802.161066GGHz固定宽带无线接入系统空中接口2002.04发布802.16a211GHz固定宽带接入系统空中接口2003.04发布802.16c1066GHz固定宽带接入系统的兼

8、容性2002发布802.16d266GHz固定宽带接入系统空中接口(对802.16，802.16a，802.16c的修订)2004年6月在IEEE802委员会获得通过802.16e26GHz固定和移动宽带无线接入系统空中接口管理信息库草案，正在完善中802.16f固定宽带无线接入系统空中接口管理信息库(MIB)要求802.16g固定和移动宽带无线接入系统空中接口管理平面流程和服务要求共存问题标准802.16.21EEE局域网和城域网操作规程建议固定宽带无线接入系统的共存802.16.2a对802.16.2的修正一致性标准1802.16.1802.16一致性标准-第一部分：1066GHz无线MA

9、N-SC空中接口的协议实现一致性说明(PICS)形式1802.16.2802.16一致性标准-第二部分：1066GHz无线MAN-SC空中接口的测试集结构和测试目的(TSS&TP)IEEE 802.16的工作特性及关键技术标准标准802.16802.16a a802.16d802.16d802.16e802.16e802.16802.16n n覆盖范围覆盖范围几公里几公里几公里几公里几公里几公里几公里几公里工作频率工作频率211GHz211GHz211/1166GH211/1166GHz z6GHz6GHz3.5GHz3.5GHz信道带宽信道带宽25/28MHz25/28MHz1.251.25

10、20MHz20MHz1.251.2520MHz20MHz1.251.2520MHz20MHz移动性移动性无无无无中低车速中低车速高速高速业务定位业务定位个人用户个人用户中小企业用户中小企业用户的数据接入的数据接入个人用户的宽带个人用户的宽带移动数据接入移动数据接入个人用户的个人用户的高速移动数高速移动数据接入据接入QoSQoS支持支持支持支持支持支持支持支持5.2.3 IEEE 802.16d协议vIEEE 802.16d是目前所有标准中相对比较成熟并且最具实用性的一个版本vIEEE 802.16协议中定义了两种网络结构：点到多点(PMP)结构和网格(Mesh)结构 WiMAX网络拓扑结构 P

11、MP网络vPMP结构是一个基站为多个用户站提供服务v下行链路：基站到用户站的链路v上行链路：用户站到基站的链路v业务仅在基站和用户站之间传送Mesh网络vMesh，无线自组多跳网络，属无线网络的应用范畴v业务可通过其他站进行转发，即业务可不通过基站直接在用户站之间传送802.16系统框架图 一个完整的802.16系统应包含的网络实体有802.16d的协议栈模型 5.3 802.16的物理层vIEEE 802.16的物理层既可以支持单载波又可以支持多载波，即支持OFDM技术v高频的信道已收到天气影响，比如雨衰,多普勒频移。低频的易于受到多径影响 IEEE 802.16的物理层规范 规范名称规范名