IEEE802.16WiMAX解析(1)

1、IEEE 802.16标准,主讲人：张博文 专 业：通信与信息系统 电 话前 言,IEEE802.16标准是一种无线城域网(WMAN)技术,它能为固定和游牧的设备提供低成本、高效率和大范围的宽带无线接入,作为“最后一英里”接入解决方案,是对传统的有线和无线接入方式的补充。目前,IEEE 802.16主要包括IEEE 802.16d和IEEE 802.16e 2个主流空中接口标准。其中, IEEE 802.16d是固定无线接入的标准,IEEE 802.16e则是支持移动特性的标准。 IEEE802.16主要任务是开发工作于2-66GHz频带的无线接入系统空中接口物理层(

2、PHY)和媒质接入控制层(MAC)规范。 我们通常所说的WiMAX(全球微波接入互操作性-Worldwide Interoperability for Microwave Access)是IEEE 802 .16 系列标准的统称,是一项基于IEEE 802.16 标准的新的宽带无线接入城域网技术。,2007年10月19日，国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上，经过多数国家投票通过，WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。 WiMAX是一项新兴的无线通信技术，能提供面向互联网的高速连接。WiMAX的无线信号传输距离最远可达50公里

3、，其网络覆盖面积是3G基站的10倍。,前 言,4,问题引入,WiMAX作为“最后一公里”的宽带无线连接方案，它有哪些特点和优势？ WiMAX的参考模型? WiMAX发展趋势如何？这都是我们应该了解的基础内容。,5,1、WiMAX的主要特点 2、WiMAX的参考模型 3、WiMAX的发展趋势,1 WiMAX的主要特点,WiMAX的主要特点可以简要概括为以下几点： （1）传输距离远 WiMAX的无线信号传输距离最远可达50公里，是无线局域网所不能比拟的，其网络覆盖面积是3G（3rdGeneration，第三代移动通信）基站的10倍，只要建设少数基站就能实现全城覆盖，这样就使得无线网络应用的范围大大

4、扩展。,1 WiMAX的主要特点,（2）接入速度高 WiMAX所能提供的最高接入速度是70Mbps，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说，这的确是一个惊人的进步。WiMAX采用与无线LAN（Local Area Network，局域网）标准802.11a和11g相同的OFDM（正交频分复用）调制方式，每个频道的带宽为20MHz。这也和11a和11g几乎相同。,1 WiMAX的主要特点,（3）无“最后一公里”瓶颈限制 作为一种无线城域网技术，它可以将Wi-Fi热点连接到互联网，也可作为DSL（Digital Subscriber Line，数字用户线）等有线接入方式的无线扩展

5、，实现最后一公里的宽带接入。WiMAX可为50公里线性区域内的用户提供服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。,1 WiMAX的主要特点,（4）提供广泛的多媒体通信服务 由于WiMAX较之Wi-Fi具有更好的可扩展性和安全性，从而能够实现良好的多媒体通信服务。,10,1、WiMAX的主要特点 2、WiMAX的参考模型 3、WiMAX的发展趋势,IEEE 802 .16 标准定义了 一 个 物 理层和一个MAC 层 ，其参考模型如图1所示 。 最底层是物理层，该层的协议主要是关于频率带宽 、调制模式 、纠错技术以及发射机同接收机之间的同步 、数据传输率和时分复用结构等方面的。 在物理层之上是媒

6、体接入控制 (MAC)层 ，主要负责控制用户接入到共享的无线媒质和将数据 组成帧格式来传输图1 WiMAX的参考模型 。MAC层又分成了三个子层 ：特定服务汇聚子层 (CS)、公共部分子层(CPS)和安全 子层 (SS) 。,2 WiMAX的参考模型,特定服务汇聚子层 (CS) 负责与网络层进行交互,汇聚上层各种业务数据;公共部分子层(CPS)实现MAC的各种复杂的功能,可分为数据平面和控制平面;安全子层 (SS)负责MAC层鉴权认证和加密功能,协议中系统架构认为安全子层(SS)是CPS子层的一部分,如图2所示。 图2 IEEE 802.16 协议栈模型,2 WiMAX的参考模型,IEEE80

7、2.16d MAC层特性 由于各种无线网基本上都是工作在共享媒体上,必然需要一种控制用户单元接入媒体的机制。802.16d 的MAC层使用由基站安排的TDMA协议在点到多点的网络拓扑中给用户分配容量。采用这种TDMA接入机制具有以下好处,如表1所示。 表1 802.16的MAC层特点,2 WiMAX的参考模型,14,1、WiMAX的主要特点 2、WiMAX的参考模型 3、WiMAX的发展趋势,3 WiMAX的发展趋势,（1）WiMAX与3G、WLAN融合是大势所趋 就3G与WiMAX、WLAN 等宽带无线技术而言 ，它们之间虽然存在着局部竞争 ，但融合已是大势所趋。当前已经得到规模化商用 的3

8、G 网络 ，不仅在产业化和规模化方面拥有其他无线技术无法比拟 的优势 ，而且它还具有广域覆盖 、全球漫游 、电信级安全性等优势 ，这使得3G当仁不让地成为多元融合的公共无线通信平台。WiMAX由于具有超高的数据传输速率，可以构建一个完全覆盖城域的宽带无线网络，WLAN则在局域网领域大有用武之地。同时，以3G为代表的公众移动通信网络在向 B3G4G演进的过程中，网络带宽将得到全面扩展；而 WiMAX则在技术演进的过程中，致力于全面增强移动性和安全性。可以预见，将来在无线城市、电子政务 、企业应用以及教育等领域，WiMAX与3G、WLAN的融合(移动 + 宽带 ) ，将使得人们在不同的网络环境中

9、，享受到更加灵活的 、更加丰富多彩的应用服务。,3 WiMAX的发展趋势,（2）WiMAX的下一步演 进目标是 IMT-Advanced IMT-Advanced是ITU-R(国际电信联盟无线电通信标准化组织)给超3G(B3G)或4G移动通信系统的正式命名，其目标是成为3G和B3G之后的下一 代移动通信系统。IMT-Advanced 技术需要实现更高的数据速率和更大的系统容量，其传输目标是固定状态下传输速率达到 lGbit/s，移动状态下达到l00Mbit/s 。 WiMAX的 下一步演进将是迈向 IMT-Advanced，与其他B3G技术相融合，成为 IMT-Advanced家族成员之一。这一步演进，就是通过制定IEEE 802.16m新标准来实现的。IEEE 802.16m项目的主要目标有两个 ：一是满足 IMT-Advanced的技术要求 ；二是保证与 802.16e 兼容 。 注：International Mobile Telecommunications-Advanced:高级国际移动通信,3 WiMAX的发展趋势,目前，基于IEEE 802 .16e 的移动WiMAX技术物理层采用了MIM O/波束赋形以及