《電子技術(shù)應(yīng)用》
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無線基礎(chǔ):WiMAX802.16d網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和規(guī)劃要點(diǎn)
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摘要: 隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,尤其是無線通信和寬帶通信的技術(shù)的迅速發(fā)展,激發(fā)了寬帶接入網(wǎng)絡(luò)向無線化方向的演進(jìn),。值得...
Abstract:
Key words :
</a>WiMAX" title="WiMAX">WiMAX" title="WiMAX">WiMAX”一詞的點(diǎn)擊率日益增高,,它作為IEEE802.16無線城域網(wǎng)的空口標(biāo)準(zhǔn),,引起了廣泛關(guān)注,并逐漸為業(yè)界熟知,。

WiMAX技術(shù)的發(fā)展過程基本可以分為四個(gè)階段,,即:固定接入業(yè)務(wù)階段、游牧式業(yè)務(wù)階段,、便攜式業(yè)務(wù)階段和全移動(dòng)業(yè)務(wù)階段,。2006年國內(nèi)外各大運(yùn)營商業(yè)務(wù)拓展的需求推動(dòng)了第一代WiMAX技術(shù)和產(chǎn)品逐漸走向成熟,固定接入式的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)一時(shí)風(fēng)生云起,。在此,,本文對就WiMAX16d的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),、規(guī)劃、建設(shè)和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)略作回顧和小結(jié),,以期拋磚引玉之效用,。

WiMAX802.16d的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和特點(diǎn)

IEEE802.16協(xié)議族定義了WiMAX網(wǎng)絡(luò)的空中物理層和MAC層接口,旨在為城域網(wǎng)的接入層提供基于IP的,、具備端到端QoS保障的無線接入,。目前已定制的兩大系列標(biāo)準(zhǔn)包括802.16-2004(即802.16d)和802.16-2005(即802.16e),前者面向固定式寬帶無線接入,,后者側(cè)重于移動(dòng)性和便攜性,。

從固定式WiMAX系統(tǒng)主體來看,它包括基站(BaseStation,,簡稱BS),、用戶站(CustomerPremiseEquipment,簡稱CPE)以及網(wǎng)管等主要部分,,構(gòu)成點(diǎn)到多點(diǎn)的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。基站和用戶站之間的空口遵循IEEE802.16d規(guī)范,,定位于最后一公里的接入,,結(jié)構(gòu)簡潔、標(biāo)準(zhǔn)清晰,。

WiMAX16d的標(biāo)準(zhǔn)定義和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系,,決定了它具有以下一些突出的優(yōu)勢和特點(diǎn):

可完全融入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。作為IP系統(tǒng)的二層接入部分,,WiMAX以其全I(xiàn)P化的設(shè)計(jì),,可以完全融入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),充分利用已有的傳輸網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng),。WiMAX基站向上提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口,,可以方便得融入IP城域網(wǎng)和核心網(wǎng),為缺乏管線資源的地區(qū)提供迅速系統(tǒng)部署以及各類應(yīng)用服務(wù);用戶站可以直接下聯(lián)二層交換機(jī),、IAD,、WLAN等設(shè)備,或者直接與終端連接,,提供數(shù)據(jù),、語音等豐富的業(yè)務(wù)內(nèi)容。

IPQoS機(jī)制植入于MAC層,。在這種QoS機(jī)制的保障下,,WiMAX能夠真正的合理分配資源,既滿足公平性原則,也能平衡不同用戶的業(yè)務(wù)容量需求,,從而最大程度得利用有限頻譜資源,。MAC層QoS面向每個(gè)連接,可以獨(dú)立定制其帶寬門限,、時(shí)延和QoS等級,,使其能夠真正確保端到端的QoS的實(shí)現(xiàn)。QoS包括四個(gè)等級:非請求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS),、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS),、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS)和盡力而為業(yè)務(wù)(BE)。

傳輸和業(yè)務(wù)安全性有保障,。從安全性角度來說,,WiMAX空中接口具備了認(rèn)證加密的功能以及其他各種準(zhǔn)入手段,可以確保數(shù)據(jù)的安全傳送,。對于WiMAX網(wǎng)絡(luò)本身來說,,能夠完全兼容于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的各種認(rèn)證計(jì)費(fèi)手段,所以一般沒有也不需要專配計(jì)費(fèi)功能,。因而,,在發(fā)展部署新用戶時(shí),無需對業(yè)務(wù)控制層面進(jìn)行改動(dòng),,非常靈活,。

除了架構(gòu)上的優(yōu)勢之外,WiMAX面向4G的無線技術(shù)和傳輸穩(wěn)定性也為人津津樂道,。作為接入技術(shù),,除了數(shù)據(jù)吞吐量外,其穩(wěn)定性和可靠性是運(yùn)營商和終端用戶關(guān)注的焦點(diǎn)問題,。事實(shí)表明,,WiMAX先進(jìn)的無線技術(shù)特性,能適合于大部分應(yīng)用的需求,,這主要?dú)w功于WiMAX16d的以下無線特性:

支持非視距傳播,。從固定無線寬帶接入的發(fā)展來看,原先的3.5GHz的MMDS在解決非視距傳播方面,,始終未能盡如人意。而WiMAX技術(shù)在物理層引入了OFDM調(diào)制技術(shù),,使其對非視距環(huán)境中的寬帶數(shù)據(jù)傳播有較強(qiáng)的抗多徑能力,。作為OFDM技術(shù)本身,其出彩之處在于:高頻譜利用率,、抗頻率選擇性衰落和抗窄帶干擾能力,。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上來看,16d技術(shù)在城市非視距環(huán)境中,小區(qū)覆蓋半徑可以達(dá)到3公里左右,,足以滿足一般業(yè)務(wù)的運(yùn)營需求,。

頻譜利用率高。IEEE802.16d的規(guī)范定義了無線鏈路上下行至少需達(dá)到16QAM的調(diào)制解調(diào)能力,,而部分廠家的設(shè)備甚至能夠支持到64QAM的調(diào)制解調(diào),。這意味著,在良好的無線環(huán)境下,,空中信道中的每個(gè)符號可以攜帶6個(gè)比特;在3.5Mhz的物理帶寬下,,采用OFDM512技術(shù),MAC層數(shù)據(jù)傳輸能力就可至12Mbps左右的水平,。外場FTP測試表明,,WiMAXBS端到CPE端的應(yīng)用速率可以輕松得達(dá)到9~10Mbps,完全能夠滿足一般個(gè)人用戶和中小企業(yè)用戶的需求,。

自適應(yīng)調(diào)制技術(shù),。通過此項(xiàng)技術(shù),系統(tǒng)能夠自主得統(tǒng)計(jì)測量無線鏈路質(zhì)量水平,,并根據(jù)系統(tǒng)定義的算法,,將信號調(diào)制到與之適應(yīng)的編碼方式上。在高質(zhì)量的信號水平下,,遠(yuǎn)端站能夠適配至較高的調(diào)制方式下工作;反之,,則適配至低調(diào)制方式,提高鏈路的穩(wěn)健性,。如此便能兼顧帶寬和穩(wěn)定兩方面的要求,,使整個(gè)系統(tǒng)工作于均衡的狀態(tài)下,最大程度地利用頻譜資源,。

當(dāng)然,,規(guī)范本身所定義的技術(shù)細(xì)節(jié)還更加先進(jìn)廣泛,包括上行信道的子信道化,,AAS的應(yīng)用等等,,但是從市場定位、業(yè)務(wù)需求和成本定位來綜合考慮,,各個(gè)廠家的第一代WiMAX產(chǎn)品都只是實(shí)現(xiàn)了到規(guī)范中的部分功能,。即便如此,實(shí)際網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn)已足以證明WiMAX16d系統(tǒng)無愧于無線DSL的美譽(yù),。

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