（电磁场与微波技术专业论文）epon与wimax综合接入mac层动态分配方案研究.pdf

北京邮电大学硕：t = 论文 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本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中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 型露日期：1 1 f ! ：三：! 篁 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电人学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 蕾 北京邮电大学硕士论文 e p o n 与w i m a x 综合接入m a c 层动态带宽分配方案研究 摘要： 为了满足日益增长高速数据、图像和多媒体业务的需求，宽带接 入技术受到广泛的关注。目前，基于铜线的宽带接入技术( 如a d s l ， v d s l 等) 已经达到其所能提供的最高速率。随着对无源光网络( p o n ) 研究的深入，拥有巨大带宽资源的光纤被应用于接入网中，可以提供 上吉比特的接入速率。另一方面，宽带无线接入技术( 如u w b 、w i m a x 、 3 g 以及b 3 g ) 由于其移动性和灵活性优势也进入了标准化阶段或商用 化阶段。但是光纤接入要求铺设大量的光纤，基础设施建设成本较高； 无线接入方面，众多的接入点基站通常需要铺设一个宽带的光纤网 络来连接到核心网络，初期投资的总体成本高。为了优化组合资源， 并且提供更高速、更稳定、更灵活的宽带接入业务，无线和光纤网络 的融合成为接入网演进的趋势。通过对e p o n 系统的升级改造，可以 利用e p o n 来回程传输通过无线节点汇聚来的各种无线业务，这样可 以充分利用光纤资源，促进在宽带无线接入的应用。 论文主要对基于以太网的无源光网络e p o n 和宽带无线接入 w i m a x 的融合技术进行研究。论文中w i m a x 系统采用点到多点的布 网结构，w i m a x 基站通过以太网接口与相近的光网络用户单元 ( o n u ) 相连接。在此模式下，一个基站( b s ) 服务于它覆盖范围 内的所有终端用户站( s s ) 。多个o n u 通过p o n 网络连接到光链路 终端局( o l t ) ，并接入e t h e r n e t 网络。论文主要工作如下： 针对光纤无线融合网络m a c 层的上行接入控制，论文提出了上行 链路的动态带宽分配协议( d b a ) 方案。该方案通过分别位于o l t 、 o n u _ b s 和s s 在内的带宽管理模块相互协调来动态实现从o l t 请求 带宽，并向所有s s 分配带宽的任务，带宽管理模块之间通过标准规 定的控制消息来交互带宽管理信息。0 p n e t 网络仿真工具建模分析表 明论文提出的d b a 算法在平均时延、吞吐量、信道利用率等指标性能 方面具有优势。该算法的实施有利于光和无线两个网络数据的平滑传 输以及实现对不同服务等级要求的用户业务进行端到端有q o s 保证 的传输。 北京邮电大学硕士论文 关键词：e p o n w i m a xo l to n us s sm a cd b a 光无 线融合接入系统 ， 北京邮电大学硕士论文 d b as c h e m ei nm a cl a y e rf o r h y b r i da c c e s sn e t w o r ks y s t e m b a s e do ne p o na n dw i m a x a b s t r a c t i no r d e rt om e e tt h ei n c r e a s i n gh i g h - s p e e dd e m a n d so fs e r v i c e s ，s u c h a sd a t a , i m a g ea n dm u l t i m e d i a , b r o a d b a n da c c e s st e c h n o l o g i e sh a v eb e e n e a r n i n g m o r ea n dm o r ec o n c e r n c u r r e n t l y , c o p p e r - b a s e db r o a d b a n d a c c e s st e c h n o l o g i e s ( s u c ha sa d s l ，v d s l ，e t c ) h a sr e a c h e di t sh i g h e s t r a t ew h i c hi tc a np r o v i d e o no n eh a n d ，w i t ht h ef a s td e v e l o p i n go f p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( p o n ) ，w h i c hc a l lp r o v i d eh u g e b a n d w i d t h r e s o u r c e ，f i b e rh a sb e e na p p l i e dt oa c c e s sn e t w o r k s ，p r o v i d i n gg i g a b i t a c c e s sb a n d w i d t h o nt h eo t h e rh a n d ，w i r e l e s sb r o a d b a n da c c e s s t e c h n o l o g i e s ( s u c ha su w b ，w i m a x ，3 ga n db 3 g ) b e c a m es t a n d a r da n d c o m m e r c l + a lb e c a u s eo fi t sa d v a n t a g e ss u c ha sm o b i l i t ya n df l e x i b i l i t y h o w e v e r , t h ei n f r a s t r u c t u r eo ff i b e ra c c e s s ，w h i c hn e e d sp l e n t yo f f i b e r l i n e s ，c o s t sal o t ；w i r e l e s sa c c e s s ，o na n o t h e rs i d e ，w h i c hi n c l u d e sag r e a t m a n yo fa c c e s sp o i n t s | b a s es t a t i o n st oc o n n e c tt ot h ec o r en e t w o r k t h r o u g h b r o a d b a n df i b e r - o p t i cn e t w o r k , n e e dah i 曲t o t a li n i t i a l i n v e s t m e n t i no r d e rt oc o m b i n er e s o u r c e sa n dp r o v i d eh i g h e rs p e e d ， m o r es t a b l e ，m o r ef l e x i b l eb r o a d b a n da c c e s ss e r v i c e s ，w i r e l e s sa n d o p t i c a ln e t w o r k st e n dt 0b ei n t e g r a t e di n t ot h ea c c e s sn e t w o r k t h r o u g h t h er e c o n s t r u c t i n ga n du p d a t i n go fe p o ns y s t e m ，e p o nt e c h n o l o g yc a n b eu s e dt ob a c k h a u lw i r e l e s sn o d e s ，a c c u m u l a t i n gav a r i e t yo fw i r e l e s s s e r v i c e s s ot h a tt h ef i b e rl i n e sc a nb eu s e df u l l ya n dw i d e l yi nb r o a d b a n d w i r e l e s sa c c e s ss y s t e m t h i sp a p e ri sl i m i t e dt oe t h e r n e t b a s e dp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( e p o n ) a n dw i m a xb r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s ss y s t e m ，f o c u s i n go n t h e m e d i aa c c e s sc o n t r o l ( m a c ) l a y e r i n t e g r a t i o n p o i n tt om u l t i p o i n t ( p m p ) m o d eh a sb e e nc h o s e nf o rw m 似s y s t e mi nt h er e s e a r c h t h eb a s e s t a t i o n s 任s s ) i nw i 嗄ax a r ec o n n e c t e dt ot h eo p t i e a ln e t w o r ku s e ru n i t ( o n u ) i ne p o nv i as t a n d a r de t h e r n e ti n t e r f a c e i nt h ep m o d e ，ab s 北京邮电大学硕：f ：论文 s e r v e sa l lt h eu s e rs t a t i o n s ( s s s ) w i t h i nt h es c o p eo fc e l li tc o v e r s 0 n u s a r ec o n n e c t e dt ot h eo p t i c a ll i n kt e r m i n a l ( o l t ) t h r o u g hp o nn e t w o r k ， t h e nt oe t h e m e tn e t w o r k s t h i s p a p e r f o c u s e so nt h e u p l i n k a c c e s sc o n t r o l p r o t o c o l i n m a c l a y e ri nt h eo p t i c a lw i r e l e s sc o n v e r g e dn e t w o r k ，s p e c i f i c a l l yt h e d y n a m i cb a n d w i d t ha l l o c a t i o ns c h e m e ( d b a ) i nt h es c h e m e ，t h eo n u a n dt h eb sc a nb ec o n s i d e r e da si n t e g r a t e dl o g i c a l l y , n a m e do n ub s n o d e t h i sn o d ew i l l a p p l y f o rb a n d w i d t hf r o mo l ，r - a n da l l o c a t e b a n d w i d t hf o rs s s t h ed b aa l g o r i t h ma r er e a l i z e dv i at h ec o o r d i n a t i o n o ft h eb a n d w i d t hm a n a g e m e n tm o d u l e sl o c a t e dr e s p e c t i v e l yi n0 u r 咖7b sa n ds sn o d e s t a n d a r dc o n t r o lm e s s a g e s w h i c ha r ed e f i n e di 1 3 s p e c i f i c a t i o n ，a r ea p p l i e d t o e x c h a n g e b a n d w i d t h m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb e t w e e nn o d e s a tl a s t c o n v e r g e da c c e s sn e t w o r ks i m u l a t i o n m o d e l i sb u i l tb a s e do no p n e t ，w h i c hi san e t w o r ks i m u l a t i o nt 0 0 1 t o v e r i f yt h ed b aa l g o r i t h mp r o p o s e di nt h i sp a p e r t h es i m u l a t i o ns h o w s t h a tt h i sd b as c h e m ep e r f o r m sb e t t e ri nt h eo v e r a l ls y s t e mp e r f o r m a n c e s u c ha sa v e r a g ed e l a y , t h r o u g h p u t ，c h a n n e lu t i l i z a t i o n t h i sd b as c h e m e r e a l i z e d ：( 1 ) s m o o t hd a t at r a n s m i s s i o nt h r o u g h o u tt h ec o n v e r g e da c c e s s n e t w o r k ；( 2 ) e n dt oe n dd i f f e r e n t i a t e dl e v e l so fs e r v i c e st r a n s m i s s i o nf o r u s e r st oe n s u r eq o s k e yw o r d s ：e p o nw i m 匕气xo i to n us s sm a cd b a o p t i c a lw i r e l e s sc o n v e r g e da c c e s ss y s t e m 北京邮电大学硕士论文 目录 第一章绪论卜 1 1 弓i 言1 1 2 接入网概述2 1 2 1 主流宽带接入技术2 1 2 2 光纤宽带接入技术3 1 2 3 无线宽带接入技术6 1 3 研究综合接入的目的及关键技术9 1 4 论文研究内容与结构1 0 第二章e p o n 与w i m a 综合接入网络结构和关键技术1 2 2 1 e p o n 网络结构及协议栈模型1 2 2 1 1 e p o n 网络结构模型1 2 2 1 2 e p o n 系统各个模块的功能分析1 3 2 1 3 e p o n 技术的传输原理1 5 2 1 4 e p o n 协议栈结构及关键技术1 7 2 2 w i m a x 网络结构及协议栈模型2 1 2 2 1 w i m a x 网络结构2 卜 2 2 3 w i m a x 网络拓扑结构2 2 2 2 3 w i m a x 协议栈结构及关键技术2 3 2 3 e p o n 与w i m a x 综合接入网关键技术研究2 7 2 3 1 综合接入网拓扑结构2 7 2 3 2 综合接入网关键技术分析2 8 2 3 3 综合接入网m a c 层协议研究分析2 8 ， 2 4 本章小结2 9 第三章光无线综合接入网基于q o s 的动态带宽分配算法设计3 0 3 1e p o n 系统上行链路分配算法3 0 3 1 1 e p o n 系统的m p c p 协议3 0 3 1 2e p o n 系统中基本动态带宽分配算法3 2 3 2 w i m a x 系统上行链路分配算法3 4 3 2 1w i m a x 系统调度服务类型3 4 3 2 2w i m a x 系统中带宽分配与请求原理3 5 3 3 光无线综合接入网络中带宽分配机制分析3 7 3 4 综合接入网上行带宽分配算法研究3 9 3 4 1 综合接入网上行带宽请求授权机制3 9 3 4 2 综合接入系统上行链路动态带宽分配算法4 1 3 s 本章小结4 4 第四章光无线综合接入网建模与仿真4 6 4 1 仿真工具o p n e t 简介4 6 4 1 1 建模思想4 6 4 1 2 0 p n e t 建模机制 4 6 - 4 2 仿真平台总体框架设计4 7 4 3 节点以及节点状态机的设计4 8 4 3 1 0 l t 节点的设计4 8 4 3 2 分光器合路器节点的设计5 0 ! ；l 5 3 - 一5 4 - ! ；5 - ! ；5 一 。- 5 6 - - 5 8 - 一5 8 5 9 一6 1 - 6 3 - 1 1 引言 第一章绪论 早在2 0 世纪9 0 年代，通信行业就提出了固定融合( f m c ) 的想法，但是 从提出到现在，f m c 却一直没有发展起来。一方面是由于缺乏市场推动力，另 一方面是缺乏成熟的技术支持。进入2 l 世纪以来，随着网络通信技术的不断发 展，网络融合已经成为可能，再加上市场的需求，f m c 又一次被提上了日程。 对于f m c 的定义有多种理解。国际标准化组织e t s it i s p a n 对f m c 的定义是： “f m c 关注的是独立于接入技术的网络和业务能力，并不一定指网络物理层面 的融合，f m c 关注融合的网络能力和支撑标准；这些标准可以支持一系列连续 的服务，而这些服务可以通过固定、移动、公共或私有的网络提供。”i t u t 对 f m c 的定义为：“f m c 是指在一个给定的网络中，向终端用户提供业务或应用 的能力和机制，与固定移动接入技术及用户位置无关。在n g n 环境中，f m c 意味着向终端用户提供与接入技术无关的n g n 业务。应该说，国际标准化组 织对f m c 的定义更多地是站在技术的角度对f m c 进行描述的。其实对f m c 最 直观的理解是固定与移动融合，但运营商在实施过程中，怎么进行融合、融合到 什么程度，则有不同的方式和路线。固定和移动融合的方式体现在业务、技术、 网络、体制、服务、管理、组织结构等多方面，只要包括终端融合、网络融合、 业务融合等若干层次上的融合1 。 可以说，光纤无线融合是f m c 中的一个很重要的内容。顾名思义，光纤无 线融合即光纤和无线通信网络之问的融合。具体来讲，光纤无线融合是指采用物 理层、数据链路层和网络层的各种新技术，通过统一的网络基础设施向终端用户 提供固定和无线移动的现有或未来的各种业务和应用，从而降低基础设施投资 和运营维护的成本。光纤无线融合可分为接入网和核心网层面上的融合： ( i ) 接入网的融合。首先，可以是对现有网络和已铺设的基础设施通过升 级改造达到支持固定、无线移动业务的目的；其次，重新设计并搭建共享网络 资源和基础设施的新型融合网络，增大用户带宽、提高资源利用率和服务质量， 同时降低单个业务的提供成本。 ( 2 ) 核心网的融合。用户接入网络服务的方式和使用的业务是多种多样的。 核心承载网的融合是想a 1 1 i p 网络演进，它需要有统一的控制平台支持多种不 同的接入方式和各种各样的业务，具有q o s 保证。 i 北京邮电大学硕士论文 本论文主要研究融合的接入网技术。 1 2 接入网概述 从整个电信网的角度讲，可以将全网划分为公用网和用户驻地网( c p n ) 两 大块，其中c p n 属用户所有，因而，通常意义的电信网指公用电信网部分。公 用电信网又可以划分为长途网、中继网和接入网3 部分。长途网和中继网合并称 为核心网。相对于核心网，接入网介于本地交换机和用户之间，主要完成使用户 接入到核心网的任务，接入网由业务节点接口( s n i ) 和用户网络接口( u n l ) 之间一系列传送设备组成。 c p n ：用户驻地网 u n i ：用户网络接口 s n i ：业务节点接【j 图1 1 电信网组成示意图 1 2 1 主流宽带接入技术 宽带的概念首先出现于国际电信联盟关于宽带综合业务数字网的规范。根据 1 9 9 7 年公布的i t u ti 11 3 “v o c a b u l a r yo f t e r m sf o rb r o a d b a n da s p e c t so f l s d n ” 的定义，“宽带业务一是要求业务传输速率( 注意不是线路速率) 高于基群率 ( 1 5 m b s 或2 m b s ) 的业务。那么提供宽带业务的接入网则为宽带接入网。目 前出现的主流宽带接入技术主要有下面几类： ( 1 ) x d s l 宽带接入技术 ( 2 ) “f t r b + l a n 以太网宽带接入技术 ( 3 ) “h f c + c a b l em o d e m ”宽带接入技术 ( 4 ) 电力线载波宽带接入技术 ( 5 ) 光纤宽带接入技术 ( 6 ) 无线宽带接入技术 下面就本文涉及到的光纤宽带接入技术和无线宽带接入技术进行详细介绍。 一一 北京邮电大学硕士论文 1 2 2 光纤宽带接入技术 光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入技术。光纤接 入具有带宽大、传输距离远、可靠性高等特点，而且光纤接入是实施“少层次、 少局所、大局所”接入网建设原则的最好方式，公认它是宽带接入的发展方向。 光纤宽带接入技术主要有：m s t p 技术应用于接入网上、无源光网络( p o n ) 技 术、以太接入技术媒质转换器( m c ) 技术三种类型。p o n 作为一个可以实现全业 务宽带接入的解决方案，在商业和学术领域都备受瞩目。尤其是e p o n 和g p o n 技术的出现，是的基于e p o n 和g p o n 技术的无源光接入网成为新一代光接入 网的建设重要方式。 p o n 网络主要由局端设备( o l t ，o p t i c a ll i n et e r m i n a l ) 、多个用户端设备 ( o n u o n t , o p t i c a ln e t w o r ku n i t o p t i c a ln e t w o r kt e r m i n a l ) 和连接局端和用户 端设备的光分配网络( o d n ，o p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k ) 组成。其中光分配网 络是由光缆、无源器件光分合路器等组成，不包括任何的有源器件或设备。顾 称其为无源光网络。 p o n 的拓扑结构有树形( 图l - 2a ) 、总线型( 图1 2b ) 等，为提高可靠性 也可以配置成环形( 图1 2 c 、d ) 、“环带树”型( 图1 2e ) 等t 2 l 。 a8 i 6 o n u b0 g o n u 6 北京邮电大学硕士论文 光缆 图例 c 不同路由全保护 d 不同路由部分保护 表示光耦合器 e 环+ 树 图1 - 2 p o n 的拓扑结构配1 i t u t 第1 5 研究组于1 9 9 6 年5 月通过第一个无源光网络方面的建议一 g 9 8 2 ，g 9 8 2 提出了与实现技术无关的无源光网络功能参考配置、功能结构等一 般性规范。随着多媒体业务需求增长，从9 0 年代中期世界发达国家开始进行基 于a t m 技术的a p o n 的研究，由世界十几家大运营商( a t & t 、n t t 、b t ) 和电信设备制造商( f u j i t s u 、a l c a t e l 、l u c e n t ) 发起成立的f s a n ( f u l ls e r v i c ea c c e s sn e t w o r k ) 集团于1 9 9 7 年提出a t m - - p o n 技术标准草案， 1 9 9 8 年1 0 月l t u t 以加快程序通过了关于a t m p o n 的建议g 9 8 3 1 。同时 各电信设备制造商研发a p o n 产品，i t u t 也陆续出台了关于a p o n 的 g 9 8 3 2 1 0 标准，规范a p o n 涉及的各方面。目前在北美、日本和欧洲都有a p o n 产品在实际应用，尤其在美国三大运营商b e l l s o u t h 、s b cc o m m u n i c a t i o n s 和 v e r i z o n 于2 0 0 3 年6 月联合发出的f t r p ( f i b e r t o t h e p r e m i s e ) a p o n 招标后， 北京邮电大学硕士论文 a p o n 在美国开始规模应用。 随着因特网的快速发展和以太网的大量使用，针对a p o n 标准过于复杂、 成本过高、在传送以太网和i p 数据业务时效率低等因素，e f m a ( e t h e m e ti nt h e f i r s tm i l ea l l i a n c e ，第一英里以太网联盟) 于2 0 0 0 年底提出了e t h e m e t p o n ( e p o n ) 的概念。i e e e 在2 0 0 0 年1 2 月成立了i e e e 8 0 2 3 a h 工作组，致力于开 发包括e p o n 在内的以太接入网标准i e e e 8 0 2 3 a h ，该标准已于2 0 0 4 年6 月正 式颁布。e p o n 就是信息封装成以太网帧进行传输的p o n 。由于以太网相关器 件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数 据业务来说，e p o n 免去了i p 数据传输的协议和格式转化，效率高，传输速率 达1 2 5 g b s 且有进一步升级的空间，使得e p o n 受到普遍关注。日本的最大电 信运营商n t t 集团于2 0 0 3 年8 月开始了e p o n 的招标，e p o n 在日本已规模应 用，在我国也开始了商业应用。 差不多在e f m a 提出e p o n 的同时，f s a n 组织也开始进行支持更高比特 速率，全业务的、高效率的p o n 标准的研究。考虑到a p o n 承载以太网数据业 务效率不高和在e p o n 对多业务承载、q o s 保证以及电信级的运行维护管理、 业务管理还存在一定的不足，f a s n 组织在2 0 0 2 年9 月推出了具有吉比特高速 率、高效率、支持多业务透明传输，同时提供明确的服务质量保证和服务级别， 电信级的性能监测和业务管理的光接入网g p o n ( g i g a b i t c a p a b l ep o n ) 解决方 案。2 0 0 3 年3 月i t u - t 颁布了描述g p o n 总体特性的g 9 8 4 1 和o d n 物理媒质 相关( p m d ) 子层的g 9 8 4 2g p o n 标准，2 0 0 4 年3 月和6 月发布了规范传输汇 聚( t c ) 层的( 3 9 8 4 3 和运行管理通信接口的g 9 8 4 4 标准。i t u tg 9 8 4 建议在 g 9 8 3 1 基础上对业务的支持、安全策略、比特速率等方面进行了改进，它尽可 能地保持i t u tg 9 8 2 和g 9 8 3 建议的特性，使原有o d n 可以后向兼容。g p o n 系统目前在美国已有一定的商业应用，在我国也有试验局开通。 无论a p o n 、e p o n 还是g p o n ，传输速率都达到了g b s 量级，而且e p o n 下行易于升级到1 0 g 以太网；p o n 在支持大分路比的情况下传输距离还大于 2 0 k m ；光缆的寿命也远大于双绞线、同轴电缆。 相对于其他接入技术，p o n 应用于光接入网具有独特的优势： 点对多点的拓扑结构适合汇聚多用户 便于运行维护 低成本 承载数据业务效率高 适于承载广播、组播业务 升级性好 北京邮电大学硕士论文 容量大、传输距离长、寿命长 1 2 3 无线宽带接入技术 无线接入技术是指接入网全部链路利用大气作为传输媒介为用户提供固定 和移动宽带接入业务的技术。随着无线通信技术的快速发展，各种无线带宽接入 技术层出不穷，主要包括w i m a x 、w i f i 、u w b 、蓝牙以及移动通信中的3 g 技 术。这些技术各自的无线接入系列标准分别由i e e e ( 美国电气和电子工程师协 会) 和e t s i ( 欧洲电信标准化协会) 制定。下面对其中的一些技术做详细讨论 和比较。 ( 1 ) 蓝牙和u w b 技术 蓝牙和u w b 都属于1 e e e 8 0 2 1 5 技术中的一种。蓝牙技术是一种无线数据 与数字通信的开放性全球规范。以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移 动通信环境建立一个接入点。蓝牙技术作为无线个域网( w p a n ) 的主导技术， 目的是取代有线连接，能够支持1 0 米甚至更远范围的7 0 0 k b s 数据或语音传输， 目前主要应用包括无线耳机、个人数字助理( p d a s ) 与计算机通信、计算机及 其外设如键盘打印机实现无线连接等。超宽带技术u w b ( u l t r aw i d eb a n d ) 即超宽 带通信，它使片j 大于0 5 g h z 或大于中心频率2 0 的带宽，最大数据传输速度可 以达到几十m b i t s 一- - 几百m b i t s 。u w b 与传统通信技术不同，它是一种无载波 通信技术，不采用载波，而是通过发送纳秒级脉冲来传输数据，而且信号传输时 的功耗仅有几十i x w 。因此它的频谱范围非常宽，适用于高速、近距离的无线 个人通信。 ( 2 ) w i f i 技术 w i f i ( w i r e l e s s f i d e l i t y ) 的正式名称是“i e e e 8 0 2 “b ”，与蓝牙一样，同属 于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。它与蓝牙都工作在i s m2 4 g 开放 频段( 免申请的工业，科学，医疗频段) 。i e e e8 0 2 1 l b 无线网络规范是i e e e8 0 2 1 l 网络规范的变种，采用直接序列扩频技术，最高带宽为l lm b p s ，在信号较弱或 有干扰的情况下，带宽可调整为5 5 m b p s 、2 m b p s 和1 m b p s ，带宽的自动调整， 有效地保障了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为：速度快，可靠性高，在开 放性区域，通讯距离可达3 0 5 米，在封闭性区域，通讯距离为7 6 米到1 2 2 米， 方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。 ( 3 ) 3 g 技术 3 g 主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动 环境中支持1 4 4 k b s ，步行慢速移动环境中支持3 8 4 k b s ，静止状态下支持2 m b s 。 其设计目标是为了提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要 北京邮电大学硕士论文 能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在 内的多种业务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。第三代移动通信 技术的主要标准有w c d m a ，c d m a 2 0 0 0 ，t d - - s c d m a 等，c d m a 是c o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ( 码分多址) 的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。 其中w c d m a 是基于g s m 网发展出来的3 g 技术规范，是欧洲提出的宽带 c d m a 技术，它与日本提出的宽带c d m a 技术基本相同，目前正在进一步融合。 c d m a 2 0 0 0 是由窄带c d m a ( c d m ai s 9 5 ) 技术发展而来的宽带c d m a 技术，由 美国主推，该标准提出了从c d m ai s 9 5 ( 2 g ) c d m a 2 0 0 0 1x c d m a 2 0 0 0 3 x ( 3 g ) 的演进策略。t d s c d m a 全称为t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc d m a ( 时分同 步c d m a ) ，是由我国大唐电信公司提出的3 g 标准，该标准提出不经过2 5 代的 中间环节，直接向3 g 过渡，非常适用于g s m 系统向3 g 升级。 ( 4 ) w i m a x 技术 w i m a x 全称为w o r l di 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 ，即全球微波接 入互操作性，是一项基于i e e e8 0 2 1 6 标准的宽带无线接入城域网技术 ( b r o a d b a n dw i r e l e s s a c c e s sm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ) ，该标准仅仅制订了物理 层( p h y ) 和媒质接入层( m a c ) 的规范，是针对微波频段提出的一种新的空 中接口标准。 以下是i e e e w i m a x 工作组制定的几个标准： 表1 1i e e e8 0 2 1 6 标准 标准号主要内容 l e e e8 0 2 1 6 司定宽带无线接入系统空中接口标准，应用 于10 g h z - 6 6 g h z 视距传输 i e e e8 0 2 1 6 a 固定宽带无线接入系统空中接口标准，应用 于2 g h z - i1 g h z 非视距传输 i e e e8 0 2 1 6 c 固定宽带无线接入系统空中接口规范增补 文件：详细系统框架( 1 0 - - - 6 6 g h z ) i e e e8 0 2 1 6 d 固定宽带无线接入空中接口( 2 6 6 g h z ) ( 对 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 8 0 2 1 6 c 的修订) i e e e8 0 2 1 6 e 支持固定和移动性的宽带无线接入空中接 口标准，工作在2 g h z 6 g h z 适用于移动性 的许可频段，可支持用户站以车辆速度移动 w i m a x 是在电信网络融合的大趋势下发展起来的城域网无线接入技术。 w i m a x 的核心网采用移动i p 的构架，具备与全i p 网络无缝融合的能力。w i m a x 北京邮电大学硕：t ：论文 核心网可以满足不同业务和应用的o o s 需求，有效利用端到端的网络资源；核 心网具有可扩展性、伸缩性、灵活性和鲁棒性，能够满足电信级组网要求；具备 先进的移动性，包括寻呼、位置管理、不同技术之问的切换以及不同运营商网络 之间的切换，同时具备安全性保障和全移动模式下的q o s 保证。 w i m a x 采用无线方式代替有线实现“最后一公里”接入的宽带接入技术。 w i m a x 的优势主要体现在这一技术集成了w i f i 无线接入技术的移动性与灵活 性以及x d s l 等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性，其技术优势可以概 括如下：传输距离远且接入速度快；系统容量大；提供广泛的多媒体通信服务； 此外，在安全保证、互操作性和应用范围等方面，w i m a x 也具有当大的优势。 允许它们绕过铜缆或电缆设施，采用更灵活、更便宜的无线连接，扩展其接入网 络。w i m a x 是一种基于i e e e 8 0 2 1 6 标准、n l o s ( 非视距) 、点对多点的技术， 专门为宽带无线接入和同程而开发，数据吞吐率可高达7 0 m b p s ，传输距离可达 5 0 公里1 3 1 。 本文选择w i m a x 技术来实现宽带无线接入，下面就w i m a x 和其他几种无 线宽带技术进行一下比较： ( i ) w i m a x 与3 g 的比较 对于w i m a x 技术和3 g 技术，首先由于定位的不同，二者存在很大差异。 从标准化程度上看，w i m a x 仅定义了空中接口的物理层和m a c 层。在 m a c 层之上采用的协议以及核心网部分不在w i m a x 所包含的范围之内。 w i m a x 的空中接口标准化工作预计近期完成。3 g 技术作为一个完整的网络， 空中接口规范、核心网系列规范以及业务规范等都已经完成了标准化工作，涉及 无线传输、移动性管理、业务应用、用户号码管理等内容。 从业务能力上看，w i m a x 提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业 务，面向的用户主要是笔记本终端和w i m a x 终端持有者。w i m a x 接入i p 核 心网，也可以提供v o l p 业务。3 g 从设计最初就是为话音业务和数据业务共同设 计的，对于话音业务，核心网络仍采用电路交换方式实现，q o s 有较高的保障。 w i m a x 牺牲了移动性换取了数据传输能力的提高，它的数据带宽优于3 g 系统。 3 g 的数据能力也在不断提高，3 g 增强型如h s d p a ，已经可以实现1 0 m b i t s 的 接入速率。按照i t u 的定义，3 g 增强型最终目标可以达到3 0 m b i t s 。 从覆盖范围上看，w i m a x 为了狭得较高的数据接入带宽( 3 0 m b i t s ) ，要牺牲 覆盖和移动性，因此w i m a x 在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以 提供部分的移动性，主要应用会集中