（通信与信息系统专业论文）wimax组网技术研究.pdf

摘要 摘要 基于i e e e8 0 2 1 6 无线城域网协议的w i m a x 系统，着眼于解决城域网中“最后一英 里”的宽带无线接入问题，由于其易于配置，容易扩展，维护和更新成本较低等优点而 得到了广泛的关注。在w i m a x 系统中，由于可用频谱资源非常稀缺，如何有效的利用 频谱资源并提高系统的容量是当前w i m a x 无线组网比较关注的问题。本论文从频率复 用以及网络结构的角度研究了w l m a x 系统中的组网问题。 论文首先对w i m a x 系统的演进、技术特点、网络构架等方面作了简要介绍，然后 阐述了无线组网技术的目的，并介绍了扇区、频率复用以及网络结构等组网技术。 从频率复用角度，我们分析了前人利用p u s c f u s c 方式子载波组网的几种方案， 并在此基础上提出了一种将p u s c 方式子载波划分为四段的软频率复用方案。该方案能 有效的提高系统下行链路的容量，不足之处在于该方案减少了下行链路中供边缘用户使 用的子信道个数，在边缘用户特别多的时候，导致一些用户等待时间较长，在一定程度 上降低了系统公平性。为此，我们在软频率复用方案的基础上进一步提出了一种适用于 w i m a x 的软容量组网方案，该方案保证了一定的系统公平性，并能增大系统的容量， 使得组网更加的灵活。 从网络结构的角度，我们研究了分布式天线系统在容量、功率以及中断概率方面的 性能特点。然后探讨了其在w i m a x 三扇区结构中应用的可能性。研究的结果表明，在 w i m a x 系统中，相对于集中式天线系统，不论子载波采用p u s c 方式还是f u s c 方式， 分布式天线系统都能极大的增加系统容量，改善信号载干比。 关键词：微波连接全球互通( w i m a x ) ；i e e e8 0 2 1 6 e ：p u s c ；f u s c ；载干比；系统 容量；分布式天线系统；集中式天线系统 a b s t r a c t t h ew i m a xs y s t e m ，b a s e do nt h ei e e e8 0 2 1 6s t a n d a r df o rc o n s t r u c t i n gw i r e l e s s m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k s ( w m a n ) ，i so r i g i n a l l yd e v e l o p e dt os o l v et h e l a s t m i l e p r o b l e m n o wi t i s a t t r a c t i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nf o ri t sr a p i dd e p l o y m e n t , h i g h s e a l a b i l i t y , a n dl o wm a i n t e n a n c ea n du p g r a d ec o s t s h o w e v e r , i ti ss h o r to f u s e a b l es p e c t r u m 证、i m a xs y s t e m s n o w a d a y s 。h o wt ou s et h ec u r r e n ts p e c t r u mr e s o u r c ea n dh o wt o i n c r e a s et h es y s t e mc a p a c i t ya r eg r e a t l yc o n c e r n e db yt h ew i r e l e s sn e t w o r k i n go fw i m a x i n t h i sp a p e r , w ei n v e s t i g a t et h ew i r e l e s sn e t w o r k i n gp r o b l e mo fw i m a xs y s t e m sb a s e do n f r e q u e n c yr e u s et e c h n i q u ea n dn e t w o r ks t r u c t u r e f i r s t l y , t h ee v o l u t i o nh i s t o r y , t e c h n o l o g yc h a r a c t e r i s t i c sa n dn e t w o r kf r a m e w o r ko ft h e w i m a xs y s t e ma r ei n t r o d u c e di n t h i sp a p e r a n dt h e nw ed e s c r i b et h et a r g e to fw i r e l e s s n e t w o r k i n g m e a n w h i l e ，t h en e t w o r k i n gt e c h n i q u e s ，w h i c h i n c l u d es e c t o rt e c h n i q u e ， f r e q u e n c yr e u s et e c h n i q u ea n dn e t w o r ks t r u c t u r e ，a r ei n t r o d u c e d f r o mt h ep o i n to f f r e q u e n c yr e u s e ，p r e v i o u sw o r ko nn e t w o r k i n gw h i c hu s ep u s c f u s c p e r m u t a t i o ns t y l ei ss t u d i e d b a s e do nt h i s ，an e ws c h e m eo fs o f tf r e q u e n c yr e u s ew h i c ht h e p u s cp e r m u t a t i o na n b c a r r i e r sa r ed i v i d e di n t of o u rs e g m e n t si sp r o p o s e d t h es c h e m ec a l l i n c r e a s et h ed o w n l i n ks y s t e mc a p a c i t ye f f e c t i v e l y , b u ti tr e d u c e st h es u b c h a n n e l sn u m b e r w h i c hs u p p l i e dt ot h eu s e ra tt h ec e l le d g ei nd o w n l i n k a n dt h ew a i t i n gt i m ew o u l db el o n g f o rs o m eu s e rw h e nt h en u m b e ro f u s e ra tt h ec e l le d g ei sv e r yl a r g e s oi tr e d u c e st h es y s t e m f a i r n e s s i no r d e rt os o l v et h i sp r o b l e m ，as o f tc a p a c i t yn e t w o r k i n gs c h e m ew h i c ha d a p t e dt o t h ew t m a xs y s t e mi sp r e s e n t e d i tc o u l dg u a r a n t e et h es y s t e mf a i m e s si ns o m ee x t e n t ，a n d a l s oc a ni n c r e a s et h es y s t e mc a p a c i t y ；m e a n w h i l e ，i tc a nm a k et h en e t w o r k i n gm o r ef l e x i b l e f r o mt h ep o i n to fn e t w o r ks t r u c t u r e , t h ep e r f o r m a n c eo fd i s t r i b u t e da n t e n n as y s t e m s ( d a s ) w h i c hi n c l u d ec a p a c i t y , p o w e re f f i c i e n c ya n do u t a g ep r o b a b i l i t ya r ei n v e s t i g a t e d a n d t h e nt h ep e r f o r m a n c eo fd a si nt h et h r e es e c t o rs t r u c t u r eo fw i m a xs y s t e mi sd i s c u s s e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ed a sc a ns i g n i f i c a n t l yi n c r e a s et h es y s t e mc a p a c i t ya n di m p r o v et h e c a r r i e rt oi n t e r f e r e n c ea n dn o i s er a t i o ( c i n r ) o f s i g n a lc o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a lc e n t r a l i z e d a n t e n n a s y s t e m ( c a s ) w h e t l _ i i e ru s ep u s c o rf u s cp e r m u t a t i o ns t y l ei nt h ew i m a x s y s t e m s k e yw o r d s ：w o r l d w i d ei n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ( w i m a x ) ；i e e e8 0 2 1 6 e ； p u s c ；f u s c ；c a r r i e rt oi n t e r f e r e n c ea n dn o i s er a t i o ；s y s t e mc a p a c i t y ；d i s t r i b u t e da n t e n n a s y s t e m s ；c e n t r a l i z e da n t e n n as y s t e m 1 l l 插图目录 插图目录 图1 1i e e e8 0 2 1 6 d e 协议栈模型4 图1 2w i m a x 网络参考模型7 图2 1 不同角度的定向天线信号覆盖图1 2 图2 27x1 频率复用方式干扰模型1 3 图2 3n b t c 和w b t c 的小区结构图1 4 图2 4 传统7x3 频率复用方式干扰模型1 5 图2 5 网络拓扑结构。1 7 图3 1t d d 模式下o f d m a 的帧结构1 9 图3 2p u s c 予载波分配2 l 图3 3f u s c 子载波分配2 l 图3 a 单独采用p u s c 方式2 5 图3 5 采用f u s c 方式的子载波频率复用为l 的组网方案。2 5 图3 6 p u s c v u s c 方式结合使用时不同礤呵s 的帧结构2 6 图3 7p u s c 方式的子载波划分为四段时的帧结构2 8 图3 8 软容量组网方法流程图3 l 图3 9w i m a x 系统多小区仿真场景3 1 霞3 1 0 快衰落的概率分布3 3 睡r3 1 l p u s c 方式时系统载干比统计分布3 5 图3 1 2f u s c 方式时系统载干比分布3 5 图3 1 3p u s s c 方式天线增益最大方向c i n r 均值3 5 图3 1 4 p u s c 方式时边缘用户c i n r 的p d f 及c d f 分布3 6 图3 1 5f u s c 方式时内部用户c i n r 的p d f 及c d f 分布3 6 图3 1 6 软频率复用方案时子载波段3 的载干比p d f 及e d f 分布3 7 图3 1 7 软容量组网方案时小区内部p u s c 方式的c i n rp d f 及e d f 分布3 7 图3 1 8 软容量组网方案时小区边缘处用户p u s c 方式时c i n r p d f 及c d f 分布3 7 图3 1 9 单独采用p u s c 方式时系统容量p d f 及e d f 分布3 9 图3 2 0 单独采用f u s c 方式时系统容量p d f 及c d f 分布。4 0 图3 2 1p u s c f u s c 方式结合使用时系统下行容量p d f 及c d f 分布4 0 图3 2 2 软频率复用方案时系统下行容量p d f 及c d f 分布。4 0 图3 2 3 软容量组网方案时( 以概率0 2 ) 系统下行容量p d f 及e d f 分布4 l 图3 2 4 软容量组网方案时( 以概率0 5 ) 系统下行容量p d f 及c d f 分布4 2 图4 1 早期l e a k yf e e d e r 原理和早期的分布式天线原理4 3 图4 2 分布式天线系统。“ v l l 东南大学硕士学位论文 图4 3d a s 多小区模型4 5 图4 4d a s 与c a s 天线系统理论上各态历经容量分布4 8 图4 5 信号最差方向( a ) 与信号最好方向的各态历经容量分布4 9 图4 6 仿真得到的d a s 与c a s 各态历经容量分布4 9 图4 7 信号最差方向与信号最好方向的各态历经容量理论值与仿真结果比较4 9 图4 8 注水功率分配方式下d a s 与c a s 容量分布5 0 图4 9d a s 与c a s 理论中断概率分布5 2 图4 1 0d a s 与c a s 中断概率仿真结果。5 2 图4 1 1 信号最好方向与信号最差方向的中断概率分布5 3 图4 1 2d a s 与c a s 功率效率分布5 4 图4 1 3 分布式定向天线在扇区中放置示意图5 5 图4 1 4 分布式定向天线在扇区中放置示意图5 6 图4 1 5 分布式定向天线在w i m a x 系统中的应用场景5 7 图4 1 6m i m o ( c a s ) 在w i m a x 系统中的应用场景5 7 图4 1 7d a s 应用于w i m a x 系统时前导载干比p d f 及e d f 分布，5 8 图4 1 8c a s 应用于w i m a x 系统时前导载干比p d f 及c d f 分布5 8 图4 1 9d a s 与c a s 在天线增益最大方向载干比均值一5 9 图4 2 0p u s c 方式时d a s 系统载于比p d f 及c d f 分布5 9 图4 2 1p u s c 方式时c a s 系统载干比p d f 及c d f 分布5 9 图4 2 2 扇区边缘处示意图6 0 图4 2 3p u s c 方式时d a s 与c a s 系统边缘处信号中断概率。6 1 图4 2 4p u s c 方式时d a s 系统边缘处信号载干比p d f 及e d f 分布6 1 图4 2 5p u s c 方式时c a s 系统边缘处信号载干比p d f 及e d f 分布6 l 图4 2 6p u s c 方式时d a s 系统容量p d f 及e d f 分布6 2 图4 2 7p u s c 方式时c a s 系统容量p d f 及e d f 分布6 2 图4 2 8f u s c 方式时d a s 系统载干比p d f 及e d f 分布6 3 图4 2 9f u s c 方式时c a s 系统载干比p d f 及c d f 分布6 3 图4 3 0f u s c 方式时d a s 系统容量p d f 及c d f 分布6 4 图4 31f u s c 方式时c a s 系统容量p d f 及c d f 分布6 4 v i l l 表格目录 表格目录 表1 1i e e e8 0 2 1 6 系列标准族谱2 表1 2i e e e8 0 2 1 6 d 空中接口物理层分类5 表1 3i e e e8 0 2 1 6 d e 主要技术特征。6 表3 11 0 2 4 - - f f to f d m a 下行子载波分配p u s c 2 2 表3 22 0 4 8 - - f f to f d m a 下行子载波分配翻) s c 2 3 表3 31 0 2 4 - - f f to f d m a 下行子载波分配一f u s c 2 4 表3 4 系统的参数设置3 2 表3 5 调制方式。3 9 表3 6 下行链路系统容量均值4 1 表4 1 系统的平均各态历经容量5 0 表4 2 系统平均功率消耗5 4 表4 3w i m a x 系统中d a s 与c a s 下行链路系统容量均值“ i x 英文缩略语 a a a a a s a m c a r q a s n a = r m b e b p s k b s b w a c a s c b r c d m a c i n r c p s c s c s n d a m a d a s d c d d l m a p e t s i m d f e c f 环0 f u s c a a r q h s d p a l o s m a c m a n m a x c i m c s 英文缩略语 a u t h e n t i c a t i o n 、a u t h o r i z a t i o n 、a c c o u n t i n g认证、授权和计费 a d a p t i v ea n t e n n as y s t e m自适应天线系统 a d a p t i v em o d u l a t i o na n dc o d i n g 自适应调制编码 a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t 自动请求重传 a c c e s ss e r v i c en e t w o r k接入业务网络 a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e异步传输模式 b e s te f f o r t 尽力而为 b i n a r y p h a s es h i rk e y i n g二进制移相键控 b a s es t a t i o n 基站 b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s宽带无线接入 c e n t r a l i z e da n t e n n as y s t e m集中式天线系统 c o n s t a n tb i tr a t e恒定比特率业务 c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s码分多址 c a r r i e rt oi n t e r f e r e n c ea n dn o i s er a t i o载千比 c o m m o np a r ts u b l a y e r 公共部分子层 c o n v e r g e n c es u b l a y e r 汇聚子层 c o n n e c t i o ns e r v i c en e t w o r k连接业务网络 d e m a n da s s i g n e dm u l t i p l ea c c e s s按需分配多址接入 d i s t r i b u t e da n t e n n as y s t e m s分布式天线系统 d o w n l i n kc h a n n e ld e s c r i p t o r下行信道识别符 d o w n l i n km a p下行链路映射 e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e欧洲电信标准协会 f r e q u e n c y d i v i s i o nd u p l e x频分双工 f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n前向纠错 f i r s t i nf i r s t - o u t先入先出 f u u u s a g eo f t h es u b c h a n n e l s使用所有子信道 h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t混合自动重传请求 h i 曲s p e e dd o w n l i n kp a c k e t a c c e s s高速下行分组接入 l i n e o f - s i 曲t 视距 m e d i aa c c e s sc o n t r o l媒体接入控制 m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k 城域网 m a x i m u mc a r r i e r - t o i n t e r f e r e n c er a t e最大载干比 m o d u l a t i o na n dc o d i n gs c h e m e调制编码方式 x i 东南大学硕士学位论文 m s n l o s n r t p s n s p o f d m 0 f d m a p d f p h y p n 【p q a m q u s q p s k r n c r r r r m r t p s s a p s n r s 【r s s s t c t d d t d m t d m a u c d u g s u l u v b r w c d m a w i 呶 矾r l a n w r r m o b i l es t a t i o n移动台 n o n - l i n e o f - s i g h t 非视距 n o n - r e a l t i m ep o l l i n gs e r v i c e 非实时轮询业务 n e t w o r ks e r v i c ep r o v i d e r网络服务提供商 o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x 正交频分复用 o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g a c c e s s 正交频分多址接入 p r o b a b i l i t yd e n s i t yf u n c t i o n概率密度函数 p h y s i c a ll a y e r 物理层 p o i n t - t o - m u r i p o i n t 点对多点 q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交幅度调制 q u a l i t yo f s e r v i c e服务质量 q u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n g正交相移键控 r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r无线网络控制器 r o u n dr o b i n r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t r e a l t i m ep o l l i n gs e r v i c e s e r v i c ea c c e s sp o i n t s i g n a lt on o i s er a t e s i g n a lt oi n t e r f e r e n c er a t i o s u b s c r i b e rs t a t i o n s p a c et i m ec o d i n g t i m ed i v i s i o nd u p l e x t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s u p l i n k l i n kc h a n n e ld e s c r i p t o r u n s o l i c i t e dg r a n ts e r v i c e u p l i n km 印 v a r i a b l eb i tr a t e w i d e b a n dc d m a w o r l d w i d eh t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v e a c c e s s w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k w e i g h t e dr o u n dr o b i n 轮询 无线资源管理 实时轮询业务 业务接入点 信号噪声比 信号干扰比 用户终端 空时码 时分双工 时分复用 时分多址 上行信道识别符 主动带宽分配业务 上行链路映射 可变数据速率 宽带c d m a 系统 微波连接全球互通 无线局域网 加权轮询 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：季泣导师签名：圣尘陆 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 为满足宽带无线接入( b w a ) 发展的需要以及解决“最后一英里”的接入问题，国际 标准化组织m e e 制定了i e e e8 0 2 1 6 城域网标准，i e e e8 0 2 1 6 系列标准以其容量高，覆 盖面广，部署灵活，配置伸缩性强，可快速提高宽带业务等优点得到了广泛青睐。为推 进i e e e 8 0 2 1 6 技术和产业的发展，由i n t e l 、n o k i a 等设备制造商、部件供应商、服务供应 商等成立了w i m a x ( w o r l d w i d e i n t e r o p e r a b i l i t y f o r m i c r o w a v e a c c e s s ) 论坛，该组织旨 在建立一套基于i e e e8 0 2 1 6 标准和e t s ih i p e r m a n 标准的认证体系，同时还致力于可运 营的宽带无线接入体系的研究、需求的分析、应用模式的探索、市场的拓展等一系列促 进宽带无线接入市场发展的工作。该论坛促进了供应商解决设备兼容问题，加速了 w i m a x 技术的使用。目前，w i m a x 已成为i e e e8 0 2 1 6 技术的代名词。 1 1 1w i m a x 系统演进 w i m a x ( w o r l d w i d ei n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ) 是i e e e8 0 2 1 6 在市场 推广时采用的名称，也是i e e e8 0 2 1 6d i e 的别称。w i m a x 的物理层和m a c 层基于i e e e 8 0 2 1 6 工作组中开发的系列无线城域网技术。w i m a x 技术涉及到两个国际组织：i e e e 8 0 2 标准委员会8 0 2 1 6t 作组和w i m a x 论坛。i e e e8 0 2 1 6 工作组是标准的制定者， 主要针对无线城域网的物理层和m a c 层制定规范和标准。w i m a x 论坛是i e e e8 0 2 1 6 技术和产业链的推动者，该组织的目标在于建立一套基于i e e e8 0 2 1 6 标准和e t s i h i p e r m a n 标准的认证体系，同时还致力于可运营的宽带无线接入体系的研究、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。 w i m a x 论坛成立于2 0 0 1 年4 月，是一个非盈利组织，现已发展有3 5 0 多个成员单位， 其中包括众多业界领先的设备制造商、部件供应商( 芯片、射频、天线、软件和测试服 务等) 、服务供应商和系统集成商，人们熟悉的i n t e l 、n o k i a 、摩托罗拉、思科等公司 都位列其中。该论坛促进了供应商解决设备兼容问题，加速了w i m a x 技术的使用。 i e e e8 0 2 1 6 标准又称为i e e e w i r e l e s s m a n 空中接口标准，规范了工作予不同频 带的无线接入系统空中接口。由于它规定的无线系统覆盖范围在公里量级，因此i e e e 8 0 2 1 6 系统主要应用于城域网。根据使用频带高低的不同，i e e e8 0 2 1 6 系统可分为应 用于视距( l o s ) 和非视距( n l o s ) 两种。使用2g h z 1 1g h z 频带的系统应用于非 视距范围，而使用1 0g h z - - 6 6 g h z 频带的系统应用于视距范围。根据是否支持移动特 性，i e e e8 0 2 1 6 标准又分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中 接口标准。 东南大学硕士学位论文 目前，m e e 8 0 2 1 6 标准系列包括m e e8 0 2 1 6 、i e e e8 0 2 1 6 a 、i e e e8 0 2 1 6 c 、i e e e 8 0 2 1 6 d 、i e e e8 0 2 1 6 e 、i e e e8 0 2 1 6 f 和i e e e8 0 2 1 6 9 共7 个标准。各种i e e e8 0 2 1 6 系列标准如表1 1 所示。2 0 0 1 年1 2 月颁布的i e e e8 0 2 1 6 标准对使用1 0 g h z 6 6 g i - i z 频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和m a c 层进行了规范，为宽带无线接 入的实现提供了基础，由于其使用的频段较高，因此只能承载在视距的环境中，这些限 制不利于固定宽带无线接入技术的推广，所以在2 0 0 3 年1 月份，i e e e 又发布了扩展协 议i e e e8 0 2 1 6 a 1 0 l ，目的在于使固定宽带无线接入技术也能支持非视距传输，i e e e 8 0 2 1 6 a 标准规范了使用2g i - i z l ig h z 许可和非许可频段的固定宽带无线接入系统的 空中接口物理层和m a c 层，覆盖范围最远可达5 0 k m ( 通常小区半径在1 0 k m 以内) 。 此外，i e e e8 0 2 1 6 a 的m a c 层提供了q o s 保证机制，支持语音和视频等实时业务。 2 0 0 2 年正式发布的i e e e8 0 2 1 6 e 】标准是i e e e8 0 2 1 6 标准的增补文件，规范工 作在1 0 g h z - - , 6 6 g h z 频段i e e e8 0 2 ，1 6 系统的兼容性，它详细规定了1 0 g h z , - - 6 6 g h z 频 段i e e e8 0 2 1 6 系统的一系列特性和功能。 表1 1i e e e8 0 2 1 6 系列标准族谱 标准号 定义及主要业务应用 8 0 2 1 6 2 0 0 1 年发布，定义了1 0 g , - , , 6 6 g 固定宽带无线接入系统空中接口标准，采用了 t d m t d m a 多址接八方式，单载波调制。本质上是为 l d m s 实现互操作而制定 的一个标准，其业务与应用与l d m s 相似。 8 0 2 1 6 a 2 0 0 3 年发布，定义了2 g 1 1 g 的固定宽带无线接入系统空中接口标准。本质上 是为了m m d s 实现互操作而制定的一个标准，其业务与应用与m m d s 相似。 8 0 2 1 6 = 2 0 0 3 年发布，1 0 g 6 6 g 固定宽带无线接入系统空中接口标准增补文件，详细 系统框架。 8 0 2 1 6 d 2 0 0 4 年发布，2 g , , 6 6 g 固定宽带无线接入系统空中接口标准，8 0 2 1 6 a 改进版本 用w i m a x 微型天线取代以前版本种的室外天线结构。可用与p c 机网卡等小型设 备，m a c 协议支持t d m i p 综合业务。 8 0 2 1 6 e 2 0 0 6 年初发布，8 0 2 1 6 d 的增补版本，是支持客户端移动性的规范，使用户可 在基站间自由切换和漫游，进而实现不同8 0 2 网络之间的切换。 8 0 2 1 6 f 2 0 0 6 年初发布，固定宽带无线接入系统空中接口管理信息库( m i b ) 要求。 8 0 2 ，1 6 9 固定和移动宽带无线接入系统空中接口管理平台流程和服务要求。 i e e e8 0 2 1 6 d 标准”1 是前几个i e e e8 0 2 1 6 标准的修订版本，在2 0 0 4 年下半年正 式发布，该标准冻结版本称为i e e e8 0 2 1 6 2 0 0 4 。i e e e8 0 2 1 6 d 详细规范了2 g h z , - , 6 6 g h z 频段的空中接口物理层和m a c 层，定义了支持多种业务类型的固定宽带无线接入系统 的m a c 层和相对应的多个物理层，引入o f d m 技术，允许非视距传输和点到多点 ( p m p ) 通信、支持网状( m e s h ) 拓扑结构，并且允许灵活的用户部署和操作。为了 2 第1 章绪论 能够平滑过渡到支持用户站以车辆速度移动的i e e e8 0 2 1 6 e 标准，i e e e8 0 2 1 6 d 增加 了部分功能以支持用户的移动性。按照目前的技术发展情况，i e e e8 0 2 1 6 d 主要定位于 企业用户，提供长距离传输的手段。它对i e e e8 0 2 1 6 和i e e e8 0 2 1 6 a 进行了整合和修 订，但仍属于固定宽带无线接入规范，是相对比较成熟并且最具有实用性的一个标准版 本。且前各大厂商都基于该标准设计和推出各种固定无线接入产品，i e e e8 0 2 1 6 d 协议 已经成为业界标准。 i e e e8 0 2 1 6 e 标准口l 于2 0 0 6 年初发布，该标准冻结版本称为8 0 2 1 6 2 0 0 5 ，暂时还 没有正式产品面市。i e e e8 0 2 1 6 e 标准与前几个标准的最大区别在于对移动性的支持， 它规定了同时支持固定和移动宽带无线接入的系统，工作在2 g h z - - - 6 g h z 之间适宜于移 动性的许可频段，支持用户终端以车辆速度( 至少1 2 0k m h ) 移动，i e e e8 0 2 1 6 d 规定 的固定无线接入用户能力并不因此受到影响，同时，该标准也规定了支持基站或扇区间 高层切换的功能。i e e e8 0 2 1 6 e 的用户群定位于个人用户，支持用户在移动状态下宽带 接入网络。i e e e8 0 2 1 6 e 标准面向更大范围的无线点到多点城域网系统，该系统可提供 核心公共网接入。 i e e e8 0 2 1 6 f 是i e e e 最新的系列标准之一，定义i e e e8 0 2 1 6 固定无线接入系统 m a c 层和物理层的管理信息库。i e e e8 0 2 1 6 9 的目的是为了规定8 0 2 1 6 管理流程和接 口，从而实现8 0 2 1 6 设备的互操作和网络资源、移动性和频谱的有效管理。 1 1 2w i m a x 技术特点及网络结构 。 礤w i m a x 只定义了一个点到多点的宽带无线接入系统的空中接口，包括物理层和 m a c 层两大部分，其协议栈模型如图1 1 所示。m a c 层又分成了三个子层：特定服务汇 聚子层( s e r v i c es p e c i f i cc o n v e r g e n c es u b l a y e r ，c s ) 、公共部分子层( c o m m o np a r t s u b l a y e r ，c p s ) 、安全子层( p r i v a c ys u b l a y e r ) ，c s 子层负责和高层接口，汇聚上层不同 业务；c p s 子层实现m a c 主要功能，安全子层负责m a c 层认证和加密功能。其中，c p s 实现了i e e e8 0 2 1 6 e 与组网相关的绝大部分功能，包括：寻址与连接、帧格式定义、m p d u 的构造与发送、自动重发请求( a r q ) 机制、调度服务、带宽分配与请求机制、物理层 支持、竞争解决方案，入网与初始化、校准( 测距) 、信道描述符的更新、多播连接的 建立、q o s 等。 m a c 层定义了较为完整的q o s 机制，针对每个连接设置不同的q o s 参数，包括速 率、延时等。连接是m a c 层管理和调度的基本单位，每一个连接均由一个连接标识c i d 来唯一识别。不同的连接代表着不同的服务类型、带宽等参数。为了更好地控制下行数 据的带宽分配。标准定义了四种不同的业务，分别为非请求的带宽分配业务( u g s ) 、实 时轮询业务( n p s ) 、非实时轮询业务( n r t p s ) 和尽力而为业务( b e ) 。w i m 可以根据业 务的需要提供实时非实时，不同速率要求的数据传输服务。w i m a x 系统的q o s 机制 可以根据业务的实际需要来动态分配带宽。具有较大的灵活性。 东南大学硕士学位论文 标准范畴 i l i l ( c ss a p ) _ 一 i i i 管理实体 l i 特定服务汇聚子层 一 - i 特定服务汇聚子层 i ( c s ) i lj 一m a c s a p ) _ 一 蔓