IEEE802.16和WiMAX

2019-11-03 19:24:54

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供稿：網友

雷震洲

　　摘要：無線城域網技術是繼無線局域網之后出現的又一項寬帶無線接入技術。就無線城域網技術為何會緊跟無線局域網技術之后出現，８０２．１６標準的基本內容，以及ＷｉＭＡＸ論壇的使命等問題展開深入討論。首先詳細介紹了ＩＥＥＥ８０２．１６標準的由來、應用范圍、物理層特點以及ＭＡＣ層特點等，然后從覆蓋、可擴展性和ＱｏＳ三個方面與８０２．１１標準做了比較。在對ＷｉＭＡＸ論壇進行了詳盡的介紹后，從多個角度分析了８０２．１６標準的應用前景。

　　關鍵詞：８０２．１６，ＷｉＭＡＸ，８０２．１１，互操作，ＢＷＡ

　　在無線局域網（ＷＬＡＮ）勢頭正勁之際，最近又出現了無線城域網（ＭＡＮ）技術。與為無線局域網制定８０２．１１標準一樣，ＩＥＥＥ為無線城域網推出了８０２．１６標準，同時業界也成立了類似ＷｉＦｉ聯盟的ＷｉＭＡＸ論壇。無線城域網技術為何會緊跟ＷＬＡＮ之后出現？８０２．１６是一個什么樣的標準？ＷｉＭＡＸ的使命又是什么？這些就是本文所關注的要點。

一、IEEE 802.16標準

　　最早的ＩＥＥＥ８０２．１６標準是在２００１年１２月獲得批準的，是針對１０～６６ＧＨｚ高頻段視距（ＬＯＳ）環境而制定的無線城域網標準。但目前所說的８０２．１６標準主要包括８０２．１６ａ、８０２．１６ＲｅｖＤ和８０２．１６ｅ三個標準。８０２．１６ａ是為工作在２～１１ＧＨｚ頻段的非視距（ＮＬＯＳ）寬帶固定接入系統而設計的，在２００３年１月被ＩＥＥＥ批準通過；８０２．１６ＲｅｖＤ是８０２．１６ａ的增強型，主要目的是支持室內用戶駐地設備（ＣＰＥ），預期將在２００４年第三季度得到批準；８０２．１６ｅ是ＩＥＥＥ８０２．１６ａ／ｄ的進一步延伸，其目的是在已有標準中增加數據移動性，估計要到２００５年下半年才能被批準。

　　無線城域網的推出是為了滿足日益增長的寬帶無線接入（ＢＷＡ）市場需求。雖然多年來８０２．１１ｘ技術一直與許多其他專有技術一起被用于ＢＷＡ，并獲得很大成功，但是ＷＬＡＮ的總體設計及其提供的特點并不能很好地適用于室外的ＢＷＡ應用。當其用于室外時，在帶寬和用戶數方面將受到限制，同時還存在著通信距離等其他一些問題?；谏鲜銮闆r，ＩＥＥＥ決定制定一種新的、更復雜的全球標準，這個標準應能同時解決物理層環境（室外射頻傳輸）和ＱｏＳ兩方面的問題，以滿足ＢＷＡ和“最后一英里”接入市場的需要。有了這樣一個全球標準，就能使通信公司和服務提供商通過建設新的無線城域網來為目前仍然缺少寬帶服務的企業與住宅提供服務。

　　符合８０２．１６標準的設備可以在“最后一英里”寬帶接入領域替代ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ、ＤＳＬ和Ｔ１／Ｅ１，也可以為８０２．１１熱點提供回傳。新標準規范了一個支持諸如話音和視像等低時延應用的協議，在用戶終端和基站（ＢＴＳ）之間允許非視距的寬帶連接，一個基站可支持數百上千個用戶，在可靠性和ＱｏＳ方面提供電信級的性能?？傊?，它充分考慮了為全世界通信公司和服務提供商設計一個可擴展、長距離、大容量“最后一英里”無線通信系統的需要，可支持一整套的服務，從而使服務提供商能夠在降低設備成本和投資風險的同時提高系統性能和可靠性，有助于加速無線寬帶設備向市場的投放以及“最后一英里”寬帶在世界各地的部署。ＢＷＡ應用包括住宅寬帶接入、用于ＳＯＨＯ和小企業的ＤＳＬ級業務、用于企業的Ｔ１／Ｅ１級業務（所有這些不僅支持數據，而且還支持話音和視像），還包括用于熱點的無線回傳和蜂窩小區基站回傳業務等，如圖１所示。

圖1 802.16的BWA應用

　?。福埃玻保叮?、８０２．１６ＲｅｖＤ和８０２．１６ｅ這三個標準的物理層（ＰＨＹ）和媒體接入控制層（ＭＡＣ）是相同的。目前它們所選定的物理層規范是２５６點ＦＦＴＯＦＤＭＰＨＹ（與ＥＴＳＩＮｉｐｅｒＭＡＮ相同）。其他物理層規范將在今后市場需要時再制定。

　　選用ＯＦＤＭ是由于它在保持高頻譜效率、最大限度利用可用頻譜的同時還具備支持非視距性能的能力。在ＣＤＭＡ的情況下，為了保證處理增益能夠克服干擾，射頻帶寬必須比數據吞吐量大許多。這對低于１１ＧＨｚ的寬帶無線顯然是不切實際的，因為如果數據速率高達７０Ｍｂｉｔ／ｓ，就需要射頻帶寬超過２００ＭＨｚ才能提供相應的處理增益和非視距能力。

　　為了在各種信道環境下提供可靠的性能，８０２．１６物理層還具備以下一些特點：靈活的信道寬度、自適應突發信號輪廓、采用Ｒｅｅｄ－Ｓｏｌｏｍｏｎ與卷積級聯碼的前向糾錯、任選的先進天線系統（ＡＡＳ）（可改善距離／容量）、動態頻率選擇（ＤＦＳ）（可幫助減小干擾）、空時編碼（ＳＴＣ）（通過空間分集提高在衰落環境下的性能）。表１給出了ＩＥＥＥ８０２．１６標準的一些物理層特點。

表1 802.16的物理層特點

特點

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