第5章無線城域網(wǎng)

1、第5章 無線城域網(wǎng)內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.1 無線城域網(wǎng)概況5.1.1 無線城域網(wǎng)技術的形成5.1.2 WiMAX論壇5.1.1 無線城域網(wǎng)技術的形成n 無線城域網(wǎng)技術是因?qū)拵o線接入(BWA)的需求而來n 1999年，IEEE 802局域網(wǎng)(LAN)/城域網(wǎng)(MAN)成立802.16工作組來專門研究寬帶無線接入標準。n IEEE 802.16.1負責

2、制定頻率范圍在1066GHz的無線接口標準 n IEEE 802.16.2負責制定寬帶無線接入系統(tǒng)共存方面的標準n IEEE 802.16.3負責制定頻率范圍在211GHz之間無線接口標準 n WiMAX論壇成立，在全球范圍內(nèi)推廣802.16協(xié)議。5.1.2 WiMAX論壇n 借鑒和學習WLAN的Wi-Fi聯(lián)盟成功經(jīng)驗，2001年4月由業(yè)界領先的通信設備公司及器件公司共同成立世界微波接入互操作性論壇WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)。n 論壇旨在對基于IEEE802.16標準和ETSI HiperMAN標準的寬帶無線接入

3、產(chǎn)品進行一致性和互操作性認證。n WiMAX使用與Wi-Fi聯(lián)盟推動無線局域網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的相同方法進行定義和互操作性測試，加快符合IEEE 802.16技術標準的寬帶無線接入設備的上市速度。內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.2 802.16協(xié)議體系n 最終制定的802.16系列標準協(xié)議棧按照兩層體系結(jié)構(gòu)組織，主要對網(wǎng)絡的低層，即MAC層和物理層進行了規(guī)范。n 80

4、2.16系列協(xié)議中各協(xié)議的MAC層功能基本相同，差別主要體現(xiàn)在物理層上。物理層協(xié)議主要解決與工作頻率、帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率、調(diào)制方式、糾錯技術以及收發(fā)信機同步有關的問題。 標準化標準號相對應的技術領域和頻段狀態(tài)空中接口標準802.161066GHz固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口2002.04發(fā)布802.16a211GHz固定寬帶接入系統(tǒng)空中接口2003.04發(fā)布802.16c1066GHz固定寬帶接入系統(tǒng)的兼容性2002發(fā)布802.16d266GHz固定寬帶接入系統(tǒng)空中接口(對802.16，802.16a，802.16c的修訂)2004年6月在IEEE802委員會獲得通過802.16e26GHz固定

5、和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理信息庫草案，正在完善中802.16f固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理信息庫(MIB)要求802.16g固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理平面流程和服務要求共存問題標準802.16.2IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)操作規(guī)程建議固定寬帶無線接入系統(tǒng)的共存802.16.2a對802.16.2的修正一致性標準1802.16.1802.16一致性標準-第一部分：1066GHz無線MAN-SC空中接口的協(xié)議實現(xiàn)一致性說明(PICS)形式1802.16.2802.16一致性標準-第二部分：1066GHz無線MAN-SC空中接口的測試集結(jié)構(gòu)和測試目的(TSS&TP)IEE

6、E 802.16d協(xié)議n IEEE 802.16d是目前所有標準中相對比較成熟并且最具實用性的一個版本。n IEEE 802.16協(xié)議中定義了兩種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：點到多點(PMP)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格(Mesh)結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 802.16系統(tǒng)框架圖 一個完整的802.16系統(tǒng)應包含的網(wǎng)絡實體有：用戶設備(UE)，用戶站(SS)，基站(BS)，核心王CN)。 802.16d的協(xié)議棧模型 內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.

7、8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.3 802.16的物理層n IEEE 802.16的物理層既可以支持單載波又可以支持多載波，即OFDM技術。n 基于單載波的物理層規(guī)范又分WirelessMAN-SC和WirelessMAN-SCa兩種。n WirelessMAN-SC的操作頻段為1066 GHz，且為視距(LOS)操作；WirelessMAN-SCa的操作頻段低于11GHz，為非視距(NLOS)操作。n 基于多載波的物理層規(guī)范分為WirelessMAN-OFDM和WirelessMAN-OFDMA，兩種規(guī)范均基于OFDM多載波技術，操作頻段均低于11GHz。 IEEE 802

8、.16的物理層規(guī)范 規(guī)范名稱應用頻段可選技術雙工方式WirelessMAN-SC1066GHzTDD，F(xiàn)DDWirelessMAN-SCa211GHzAAS，ARQ，STCTDD，F(xiàn)DDWirelessMAN-OFDM211GHzAAS，ARQ，Mesh，STCTDD，F(xiàn)DDWirelessMAN-OFDMA211GHzAAS，ARQ，STCTDD，F(xiàn)DD內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技

9、術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.4 802.16的MAC層MAC層包括n與高層實體接口的特定服務會聚子層(Convergence Sublayer，CS)n完成MAC層核心功能的公共部分子層(Common Part Sublayer，CPS)n安全子層(Security Sublayer)內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.5 MAC層的鏈路自適應機制n鏈路自適應技術

10、的基本思想:在當前的信道條件下，通過對某些傳輸參數(shù)的適配，讓鏈路盡可能高效地運行。常見的鏈路自適應機制 n 自適應調(diào)制編碼(AMC):根據(jù)信道情況的變化來動態(tài)地調(diào)整調(diào)制方式和編碼方式 n 自動請求重傳(ARQ):接收端在正確接收發(fā)送端發(fā)來的數(shù)據(jù)包之后，向發(fā)送端發(fā)送一個確認信息(ACK)，否則發(fā)送一個否認信息(NACK) n 混合自動請求重傳(H-ARQ):將前向糾錯編碼(FEC)和自動重傳請求(ARQ)相結(jié)合的技術 內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS

11、架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.6.1 服務類別的定義n 主動授予服務(Unsolicited Grant Service，UGS)n 實時查詢服務(Real-time Polling Service，RTPS)n 非實時查詢服務(Non-Real-Time Polling Service，NRTPS)n 盡力而為(Best Effort，BE) 5.6.2 QoS框架和交互機制內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 80

12、2.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.7 802.16系統(tǒng)的移動性n IEEE 802.16e是基于IEEE 802.16d標準的，能夠后向兼容IEEE 802.16d的功能n 為了支持移動性，其工作頻段為266Hz，支持車速移動(通常認為是120km/h)。n 在物理層技術方面，802.16e除了支持單載波方式、OFDM方式、OFDMA方式以外，還對OFDMA方式進行了擴展。 內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機

13、制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.8.1 WiMAX技術與Wi-Fi技術的競爭1.覆蓋2.可擴展性3.QoS機制5.8.2 WiMAX技術與3G/4G技術的競爭n 3G的兩個主要系統(tǒng)CDMA2000 和 UMTS 均為 WiMAX 的競爭者，兩者均于語音服務外，尚提供DSL等級的網(wǎng)絡服務。n 3G正升級到4G技術，提供高帶寬、低延遲，及語音服務建置于最上層的全IP網(wǎng)絡服務。n WiMAX亦被接受為3G標準之一。一般也可以認為目前3G存在四種標準：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX

14、n 但一般多把WiMAX作為無線城域網(wǎng)的技術，而把CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA作為無線廣域網(wǎng)的技術 內(nèi)容提要5.1 無線城域網(wǎng)概況5.2 802.16協(xié)議體系5.3 802.16的物理層5.4 802.16的MAC層5.5 MAC層的鏈路自適應機制5.6 802.16系統(tǒng)的QoS架構(gòu)5.7 802.16系統(tǒng)的移動性5.8 WiMAX與其他技術的競爭5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展5.9.1 產(chǎn)業(yè)鏈 5.9.2 國外WiMAX產(chǎn)業(yè)布局 5.9.1 產(chǎn)業(yè)鏈n 在WiMAX產(chǎn)業(yè)的上游，英特爾公司是WiMAX技術的鼎力支持者。n 在運營商方面，包括美國、英國、法國、德國、俄羅斯等在內(nèi)的電信運營商都提出或正在實施WiMAX部署計劃。5.9 產(chǎn)業(yè)發(fā)展n 各國政府也加大了對WiMAX的支持力度。目前，WiMAX技術日益成熟，產(chǎn)業(yè)鏈已