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        基于IEEE802.16的WiMax組網(wǎng)技術(shù)

        2011-09-06 01:19:46
        山西電子技術(shù) 2011年6期
        關(guān)鍵詞:移動(dòng)性全網(wǎng)寬帶

        劉 凡

        (南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇南京 210046)

        0 引言

        WiMax基于IEEE802.16技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),推薦PMP方式組網(wǎng)。WiMax論壇給出WiMax技術(shù)的5種應(yīng)用場(chǎng)景,定義為:固定、游牧、便攜、簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)。基于WiMax的無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)接口標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)的基站式小區(qū)網(wǎng)絡(luò)非常類似,這種網(wǎng)絡(luò)使用的就是點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。

        1 WiMax組網(wǎng)方式

        1.1 演進(jìn)步驟

        IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)具有較好的移動(dòng)性支持,可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋。從技術(shù)的演進(jìn),支持的用戶移動(dòng)性和全網(wǎng)覆蓋角度來(lái)看,WiMax組網(wǎng)是一個(gè)逐漸演化的過(guò)程,從補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)到局部的單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)到最后的全覆蓋網(wǎng)絡(luò),具體演進(jìn)步驟如圖1所示。

        圖1 IEEE802.16演進(jìn)策略

        在圖1的演化策略中,沒(méi)有包含已經(jīng)商用化的固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng),如本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)系統(tǒng),因?yàn)槠湮锢韺硬捎玫倪€是單載波技術(shù),并且其采用的頻率為10~66 GHz頻段。而我們這里所闡述的系統(tǒng)物理層都基于OFDM 技術(shù),并且采用2~10 GHz頻段,支持 NLOS傳輸[1]。

        1.2 第一階段

        WiMax特別適合傳遞高突發(fā)性的數(shù)據(jù),其MAC結(jié)構(gòu)也同時(shí)支持實(shí)時(shí)的多媒體和同步應(yīng)用,這意味著它特別適合于寬帶無(wú)線傳輸。WLAN最大的特點(diǎn)是便攜性,主要解決用戶“最后100m”的通信需求,定位于熱點(diǎn)地區(qū)的高速移動(dòng)數(shù)據(jù)接入,但不支持高速移動(dòng)性。而WiMax在今天的Wi-Fi系統(tǒng)基礎(chǔ)上可以同時(shí)進(jìn)行距離和高QoS要求的應(yīng)用的擴(kuò)展。

        這一階段WiMax和Wi-Fi都不提供高速的用戶移動(dòng)支持,所以為了達(dá)到全網(wǎng)覆蓋,需要聯(lián)合3G蜂窩系統(tǒng)。作為3G系統(tǒng),受系統(tǒng)開(kāi)銷及復(fù)雜度限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速寬帶IP數(shù)據(jù)覆蓋及漫游方面的增強(qiáng)。從以上的分析可知,這一階段將是Wi-Fi,WiMax和3G網(wǎng)絡(luò)共存階段,Wi-Fi定位于熱點(diǎn)地區(qū)內(nèi)的高速移動(dòng)數(shù)據(jù)接入,WiMax把不同的熱點(diǎn)地區(qū)串接起來(lái),實(shí)現(xiàn)更廣范圍的高速數(shù)據(jù)接入,主要解決“最后一公里”的通信需求,而3G網(wǎng)絡(luò)定位于移動(dòng)用戶的語(yǔ)音通信和全網(wǎng)范圍內(nèi)的低速數(shù)據(jù)通無(wú)線通信。Wi-Fi、WiMax和3G系統(tǒng)的相互關(guān)系如圖2所示,而具體的實(shí)物關(guān)系和網(wǎng)絡(luò)布置如圖3所示。

        圖2 Wi-Fi/WiMax/3G第一階段混合組網(wǎng)關(guān)系示意圖

        圖3 Wi-Fi/WiMax/3G第一階段混合組網(wǎng)實(shí)物圖

        1.3 第二階段

        在這一階段,WiMax增加了移動(dòng)設(shè)備的便攜式和慢速移動(dòng)特性,但是終端用戶并不具有在不同WiMax基站之間進(jìn)行切換的功能。WiMax終端除了能進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸功能外,還能進(jìn)行VoIP語(yǔ)音通信,這時(shí)把具有便攜和移動(dòng)性的WiMax用戶終端稱為移動(dòng)用戶終端(MSS)。為了能達(dá)到全網(wǎng)通信,終端具有Wi-Fi/WiMax/3G多模功能,此時(shí)Wi-Fi/WiMax/3G不同網(wǎng)絡(luò)之間的融合問(wèn)題更加復(fù)雜,為了不改變不同網(wǎng)絡(luò)之間原有的配置,建議采用松耦合模式。為了支持用戶的移動(dòng)性,需要采用IEEE802.16e協(xié)議,對(duì)于WiMax的MSS而言,此時(shí)WiMax的BS類似一個(gè)接入點(diǎn)(AP),它承載的功能類似3G系統(tǒng)中的基站,具體的參考模型如圖4所示。

        圖4 WiMax/3G參考協(xié)議模型

        Wi-Fi、WiMax和3G系統(tǒng)的相互關(guān)系如圖5所示,和第一階段的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比,主要是增加了MSS的通信功能。

        圖5 Wi-Fi/WiMax/3G第二階段混合組網(wǎng)關(guān)系示意圖

        和第一階段一樣,本階段主要通過(guò)松耦合的方式借用3G的IP核心網(wǎng)絡(luò),為IEEE 802.16 SS/MSS進(jìn)行尋址、認(rèn)證、服務(wù)授權(quán)、加密和計(jì)費(fèi)等網(wǎng)絡(luò)管理,以減少核心網(wǎng)的投資成本[2]。這時(shí)需要在3G分組核心網(wǎng)絡(luò)中專門定義一個(gè)接口,用于和WiMax RNC通信。

        1.4 第三階段

        隨著WiMax網(wǎng)絡(luò)的逐步擴(kuò)展,IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)不斷完善以及對(duì)移動(dòng)性的良好支持,可以采用WiMax全網(wǎng)覆蓋的組網(wǎng)方式。相比于第二階段組網(wǎng)方式,需要額外提供支持WiMax的核心網(wǎng)設(shè)備。

        2 結(jié)束語(yǔ)

        在未來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域,很難有哪種技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)能夠一統(tǒng)天下,而將是各種無(wú)線接入技術(shù)并存,各種移動(dòng)通信系統(tǒng)互相兼容和合作的格局。WiMax作為一種新興的寬帶城域網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn),采用了很多先進(jìn)和成熟的技術(shù),能提供高的傳輸速率和強(qiáng)的QoS保證,并且隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善能夠支持用戶的移動(dòng)性,從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無(wú)縫覆蓋。目前WiMax除了需要繼續(xù)完善IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,提供和Wi-Fi以及3G的網(wǎng)絡(luò)互連和協(xié)作外,還需要盡快推出相應(yīng)的終端和基站設(shè)備,保證在工作的頻段不會(huì)對(duì)現(xiàn)有電子設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,并且隨著用戶量增加,設(shè)備價(jià)格盡快降到大眾能夠接受的水平。

        [1]Ahmavaara K,etal.Interworking Architecture Between 3GPP and WLAN Systems[J].Communications Magazine,2003,41(11):74-81.

        [2]Agis E,Mitchel H,et al.Global Interoperable Broadband Wireless Network:Extending WiMax Technology Tomobility[J].Intel Technology Journal,2005,8(3):173-187.

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