IEEE 802.16 無線網絡技術標準新進展

2019-11-05 02:33:21

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　　20世紀90年代，寬帶無線接入技術快速發展起來，但是相關市場一直沒有繁榮擴大，一個很重要的原因就是沒有統一的全球性標準。1999年，IEEE成立了IEEE 802.16工作組來專門研究寬帶固定無線接入技術規范，目標就是要建立一個全球統一的寬帶無線接入標準。為了促進達成這一目的，幾家世界知名企業還發起成立了WiMAX論壇，力爭在全球范圍推廣這一標準。
　　
　　IEEE 802.16的出現大大地推動了寬帶無線接入技術在全球的發展，非凡是WiMAX論壇的發展壯大，強烈地刺激了市場的發展。
　　
　　一、IEEE 802.16的適用范圍
　　IEEE針對特定市場需求和應用模式提出了一系列不同層次的互補性無線技術標準，其中已經得到廣泛應用的標準系列包括應用于家庭互連的IEEE 802.15和應用于無線局域網的IEEE 802.11。而IEEE 802.16的提出，彌補了IEEE在無線城域網標準上的空白。
　　
　　IEEE 802.16又稱為IEEE Wireless MAN空中接口標準，是適用于2-66 GHz的空中接口規范。由于它所規定的無線接入系統覆蓋范圍可達50km，因此802.16系統主要應用于城域網，被視為可與DSL競爭的“最后一公里”寬帶接入解決方案。根據使用頻段高低的不同，802.16系統可分為應用于視距和非機距兩種，其中使用2-11GHz頻段的系統應用于非視距范圍，而使用10-66GHz頻段的系統應用于視距范圍。根據是否支持移動特性，IEEE 802.16標準系列又可分為固定寬帶無線接入空中接口標準和移動寬帶無線接入空中接口標準，其中的802.16、802.16a、802.16d屬于固定無線接入空中接口標準，而802.16e屬于移動寬帶無線接入空中接口標準。
　　
　　二、IEEE 802.16的標準化現狀
　　IEEE 802.16標準系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g七個標準，各標準相對應的技術領域如表1所示。
　　 IEEE 802.16 無線網絡技術標準新進展

　　
　　2001年12月頒布的802.16對使用10-66GHz頻段的固定寬帶無線接入系統的空中接口物理層和MAC層進行了規范，由于其使用的頻段較高，因此僅能應用于視距范圍內。
　　
　　2003年1月頒布的802.16a對802.16進行了擴展，對使用2-11GHz許可和免許可頻段的固定寬帶無線接入系統的空中接口物理層和MAC層進行了規范，該頻段具有非視距傳輸的特點，覆蓋范圍最遠可達50km，通常小區半徑為6-10km。另外，802.16a的MAC層提供QoS保證機制，可支持語音和視頻等實時性業務。這些特點使得802.16a與802.16相比更具有市場應用價值，真正成為用于城域網的無線接入手段。
　　
　　2002年正式發布的802.16c是對802.16的增補文件，是使用10-66GHz頻段802.16系統的兼容性標準，它具體規定了10-66GHz頻段802.16系統在實現上的一系列特性和功能。
　　
　　802.16d是802.16的一個修訂版本，也是相對比較成熟并且最具實用性的一個標準版本，計劃在2004年下半年正式發布。802.16d對2-66GHz頻段的空中接口物理層和MAC層做了具體規定，定義了支持多種業務類型的固定寬帶無線接入系統的MAC層和相對應的多個物理層。該標準對前幾個標準進行了整合和修訂，但仍屬于固定寬帶無線接入規范。它保持了802.16、802.16a等標準中的所有模式和主要特性，增加或修改的內容用來提高系統性能和簡化部署，或者用來更正錯誤、補充不明確或不完整的描述，包括對部分系統信息的增補和修訂。同時，為了能夠后向平滑過渡到802.16。，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。
　　
　　802.16e是802.16的增強版本，該標準規定了可同時支持固定和移動寬帶無線接入的系統，工作在2-6GHz適于移動性的許可頻段，可支持用戶站以車輛速度移動，同時802.16a規定的固定無線接入用戶能力并不因此受到影響。該標準還規定了支持基站或扇區間高層切換的功能。
　　
　　802.16e標準面向更寬范圍的無線點到多點城域網系統，可提供核心公共同接入。制定802.16e的目的，是提出一種既能提供高速數據業務又使用戶具有移動性的寬帶無線接入解決方案，該技術被業界視為目前惟一能與3G競爭的下一代寬帶無線技術。但就目前最新發布的草案Draft3.0來看，802.16e僅提出了具有移動特性的系統框架結構，其中的很多具體技術細節尚未規定，要全部完成標準還有很大的工作量。
　　
　　802.16f定義了802.16系統MAC層和物理層的治理信息庫（MIB）以及相關的治理流程。該標準的制定工作也剛處于起步階段，計劃在2006年發布。
　　
　　制定802.16g的目的是為了規定標準的802.16系統治理流程和接口，從而能夠實現802.16設備的互操作性和對網絡資源、移動性和頻譜的有效治理。該標準的制定工作也剛處于起步階段，計劃在2007年發布。
　　
　　三、下一步工作計劃
　　到目前為止，IEEE已經正式發布了IEEE802.16標準系列中的802.16和802.16a這兩個標準，802.16d的內容也已基本確定，計劃于2004年下半年正式發布。隨著802.16d標準的發布，IEEE802.16標準系列中的固定寬帶無線接入標準已全部完成，IEEE 802.16工作組的工作重心將轉移到對802.16e標準的制定上，實現寬帶無線接入系統的移動化。
　　
　　802.16e后向兼容802.16d。它的物理層實現方式與802.16d基本一致，主要差別是對OFDMA進行了擴展，可以支持2048點、1024點、512點和128點的快速傅立葉變換，以適應不同載波帶寬的需要。為了支持移動性，802.16e還在MAC層引入了很多新的特性。
　　
　　按照802.16e的目標，該系統具有以下基本特征：
　　
　　•高速移動性。802.16e可以同時支持固定和移動無線接入，其移動性目標為車速移動（通常認為可以達到120km/h）。
　　
　　•寬帶接入。在不同的載波帶寬和調制方式下可以獲得不同的接入速率。以10MHz載波帶寬為例，若采用OFDM-64QAM調制方式，除去開銷，單載波帶寬可以提供約30Mbit/s的有效接入速率，由蜂窩或扇區內的所有用戶共享。IEEE 802.16并未規定載波帶寬，適用的載波帶寬范圍是1.75-20MHz，其標稱的最大帶寬70 Mbit/s是在特定條件下才能實現的。
　　
　　•城域覆蓋范圍。802.16e的覆蓋范圍在幾km量級。
　　
　　•主要提供數據業務。802.16e系統將接入基于ip的核心網，主要面向個人用戶提供數據接入業務，也可以提供VoIP業務。
　　
　　隨著802.16e技術的發展，業界對802.16e表現出了極大的關注。由于受利益的驅動，不同利益集團對802.16e技術的態度也不同。有的利益團體過分夸大802.16e的能力，希望利用該技術取代3G構建未來的移動通信網絡。因此為了確保整個產業良性發展，首先應對802.16e進行正確的定位。
　　
　　802.16e工作在2-6GHz，基站覆蓋范圍一般為幾km，可以采用FDD或TDD作方式，采用的核心技術為OFDM和OFDMA。802.16e網絡具備支持車速移動的能力，但是從目前寬帶數據的發展來看，主要的應用將集中在靜止或低速移動狀態下的寬帶數據接入。
　　
　　從覆蓋范圍上看，802.16e為了獲得較高的數據接入帶寬（30Mbit/s），必然要在覆蓋面和移動性方面做出讓步，因此它在相當長的時間內將主要解決熱點覆蓋，網絡可以提供部分的移動性，并隨著用戶需求的變化和網絡的演進，最終支持120km/s的移動。
　　
　　預計，802.16e的標準化工作要到2005年完成，芯片要到2006年才能推出，真正的商用2007年才會開始。

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