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通信学论文-wimax技术与应用.doc

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通信学论文-wimax技术与应用.doc

通信学论文WIMAX技术与应用摘要随着通信技术和新业务的部署,宽带移动化和移动宽带化逐渐成为技术发展的趋势,并互为补充、互相促进。在宽带移动化方面,IEEE802工作组先后制定了WLAN和WIMAX等技术规范,其中IEEE80216WIMAX是宽带移动的重要里程碑,促进了移动宽带的演进和发展。本文主要介绍了WIMAX的定义、应用模式和场景。关键词WIMAX;80216标准一、WIMAX技术的定义WIMAX全称为WORLDINTEROPERABILITYFORMICROWAVEACCESS,即全球微波接入互操作性,是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。WIMAX是IEEE80216技术在市场推广方面采用的名称,其物理层和MAC层技术基于在IEEE80216工作组中开发的无线城域网WMAN技术,WIMAX也是IEEE80216D/E技术的别称。二、WIMAX的产生背景20世纪90年代宽带无线接入技术发展迅速,以本地多点分配系统LMDS和多信道多点分配为代表的无线技术的市场定位为小型办公室SOHO、中/小企业、城市商业中心等用户。但是这一产业并没有像人们预期的那样进一步繁荣壮大,一个重要的原因就是没有统一的全球性宽带无线接入标准。1999年,IEEE成立了80216工作组来专门研究宽带无线接入技术规范,目标是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。目前IEEE80216主要提及两个标准802162004即80216D固定宽带无线接入标准和80216E支持移动特性的宽带无线接入标准。IEEE80216D标准于2004年10月1日发布,它规范了固定接入下用户终端同基站系统之间的空中接口,主要定义空中接口的物理层和MAC层。80216E标准的最大特点在于对移动性的支持。该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入系统,工作在<6GHZ适宜于移动性的许可频段,可支持用户终端以车辆速度移动,同时80216D规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。IEEE80216工作组主要针对WIRELESSMAN的物理层和MAC层制定规范和标准。为了形成一个可运营的网络,IEEE80216技术必然需要其他部分的支撑,所以WIMAX论坛应运而生。WIMAX论坛成立于2001年4月,最初该组织旨在对基于IEEE80216标准和ETSIHIPERMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证,通过WIMAX认证的产品会拥有“WIMAXRCERTIFIED”标识。随着80216E技术和规范的进展,该组织的目标也逐步扩展,不仅要建立一整套基于IEEE80216标准和ETSIHIPERMAN标准的认证体系,同时还致力于可运营的宽带无线接入系统的研究、需求的分析、应用模式的探索、市场的拓展等一系列大力促进宽带无线接入市场发展的工作。三、WIMAX技术的应用模式(一)PMP应用模式PMP(POINTTOMULTIPOINT)应用模式以基站为核心,采用点到多点的连接方式,构建星形结构的WIMAX接入网络。基站扮演业务接入点的角色,通过动态带宽分配技术,基站可以根据覆盖区域用户的情况,灵活选用定向天线、全向天线以及多扇区技术来满足大量的用户站接入核心网的需求。PMP应用模式是一种常用的接入网应用形式,其特点在于网络结构简洁,应用模式与XDSL等线缆接入形式相似,因此它是一种理想的线缆替代方案。(二)MESH应用模式MESH应用模式采用多个基站以网状网方式扩大无线覆盖区。其中一个基站作为业务接入点与核心网相连,其余基站通过无线链路与该业务接入点相连。因此,作为业务接入点的基站既是接入点又是接入的汇聚点,而其余的基站既是中继站,还是业务的接入点。MESH应用模式的特点在于网状网结构可以根据实际情况灵活部署,实现网络的弹性延伸。(三)热点回传模式热点回传模式利用WIMAX无线接入网络把远端热点业务回送到核心网,WIMAX基站的作用仍为业务接入点,而WIMAX用户站是热点侧的无线接入设备,提供标准接口与热点相连,并作为WLAN接入点的热点设备再通过IEEE80211A/B/G无线链路与无线终端连接。WIMAX热点回传模式的主要特点在于作为业务回传应用,采用无线传输方式。与传统有线回传模式相比,其特点显而易见,可作为传统回传模式的补充或替代方案。(四)终端接入模式在终端接入模式下,用户终端设备直接通过作为业务接入点的WIMAX基站接入核心网。而用户终端设备若要直接接入WIMAX网络,则必须配置符合WIMAX技术标准的用户单元,用户单元是WIMAX无线网卡或无线模块。该模式的特点在于允许用户终端直接调整接入网络,并支持便携式终端在城域范围内的移动和漫游。(五)驻地网接入模式驻地网接入模式主要针对集团用户,其目标是把诸如企业、校园和SOHO等用户驻地网通过WIMAX基站接入城域网。与其他应用模式相同,基站还是作为业务接入点,与核心网相连提供无线接入服务。在用户侧,用户无线接入设备在一侧通过无线接口上联基站,另一侧通过标准接口(例如以太网接口、E1等)与用户驻地网设备相连。用户侧驻地网设备可以是用户路由器、交换机、集线器等网络设备,也可以是另一种无线接入点(如WIFI热点),用于组成用户专用局域网。其典型实例是目前广泛存在的校园网、企业网、政府网或SOHO等形式。驻地网接入模式特别适合于线缆接入不方便,对接入带宽要求不高的驻地间接入应用。与线缆接入方式相比,快捷是该模式的竞争优势。(六)无线桥接模式无线桥接模式是一种点到点的无线链接方式。与远程网桥的作用相似,其目的是把地理位置分离的两个子网络通过WIMAX无线链路连接在一起。由于无线桥接采用点对点方式,两端WIMAX无线网桥设备天线的方向可以彼此对准固定,因此传输性能相对稳定,部署也相对简单。四、WIMAX的应用场景(一)固定应用场景固定接入业务是80216运营网络中最基本的业务模型,包括用户因特网接入、传输承载业务及WIFI热点回程等。(二)游牧应用场景游牧式业务是固定接入方式发展的下一个阶段。终端可以从不同的接入点接入到一个运营商的网络中;在每次会话连接中,用户终端只能进行站点式的接入;在两次不同网络的接入中,传输的数据将不被保留。在游牧式及其以后的应用场景中均支持漫游,并应具备终端电源管理功能。(三)便携应用场景在这一场景下,用户可以步行连接到网络,除了进行小区切换外,连接不会发生中断。便携式业务在游牧式业务的基础上进行了发展,从这个阶段开始,终端可以在不同的基站之间进行切换。当终端静止不动时,便携式业务的应用模型与固定式业务和游牧式业务相同。当终端进行切换时,用户将经历短时间最长为2S的业务中断或者感到一些延迟。切换过程结束后,TCP/IP应用对当前IP地址进行刷新,或者重建IP地址。(四)简单移动应用场景在这一场景下,用户在使用宽带无线接入业务中能够步行、驾驶或者乘坐公共汽车等,但当终端移动速度达到60~120KM/H时,数据传输速度将有所下降。这是能够在相邻基站之间切换的第一个场景。在切换过程中,数据包的丢失将控制在一定范围,最差的情况下,TCP/IP会话不中断,但应用层业务可能有一定的中断。切换完成后,QOS将重建到初始级别。简单移动和全移动网络需要支持休眠模式、空闲模式和寻呼模式。移动数据业务是移动场景包括简单移动和全移动的主要应用,包括目前被业界广泛看好的移动EMAIL、流媒体、可视电话、移动游戏、移动VOIP等业务,同时它们也是占用无线资源较多的业务。(五)全移动应用场景在这一场景下,用户可以在移动速度为120KM/H甚至更高的情况下无中断地使用宽带无线接入业务,当没有网络连接时,用户终端模块将处于低功耗模式。

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