无线基础:WiMAX802.16d网络架构和规划要点

2010-12-09 11:03:34来源: 赛迪网IT技术社区
    随着通信产业的发展,尤其是无线通信和宽带通信的技术的迅速发展,激发了宽带接入网络向无线化方向的演进。值得注意的是,近年来“WiMAX”一词的点击率日益增高,它作为IEEE802.16无线城域网的空口标准,引起了广泛关注,并逐渐为业界熟知。

WiMAX技术的发展过程基本可以分为四个阶段,即:固定接入业务阶段、游牧式业务阶段、便携式业务阶段和全移动业务阶段。2006年国内外各大运营商业务拓展的需求推动了第一代WiMAX技术和产品逐渐走向成熟,固定接入式的宽带无线网络一时风生云起。在此,本文对就WiMAX16d的网络结构、规划、建设和维护的经验略作回顾和小结,以期抛砖引玉之效用。

WiMAX802.16d的网络架构和特点

IEEE802.16协议族定义了WiMAX网络的空中物理层和MAC层接口,旨在为城域网的接入层提供基于IP的、具备端到端QoS保障的无线接入。目前已定制的两大系列标准包括802.16-2004(即802.16d)和802.16-2005(即802.16e),前者面向固定式宽带无线接入,后者侧重于移动性和便携性。

从固定式WiMAX系统主体来看,它包括基站(BaseStation,简称BS)、用户站(CustomerPremiseEquipment,简称CPE)以及网管等主要部分,构成点到多点的星型拓扑结构。基站和用户站之间的空口遵循IEEE802.16d规范,定位于最后一公里的接入,结构简洁、标准清晰。

WiMAX16d的标准定义和网络结构体系,决定了它具有以下一些突出的优势和特点:

可完全融入现有网络架构。作为IP系统的二层接入部分,WiMAX以其全IP化的设计,可以完全融入现有网络架构,充分利用已有的传输网络和核心网。WiMAX基站向上提供标准的以太网接口,可以方便得融入IP城域网和核心网,为缺乏管线资源的地区提供迅速系统部署以及各类应用服务;用户站可以直接下联二层交换机、IAD、WLAN等设备,或者直接与终端连接,提供数据、语音等丰富的业务内容。

IPQoS机制植入于MAC层。在这种QoS机制的保障下,WiMAX能够真正的合理分配资源,既满足公平性原则,也能平衡不同用户的业务容量需求,从而最大程度得利用有限频谱资源。MAC层QoS面向每个连接,可以独立定制其带宽门限、时延和QoS等级,使其能够真正确保端到端的QoS的实现。QoS包括四个等级:非请求的带宽分配业务(UGS)、实时轮询业务(rtPS)、非实时轮询业务(nrtPS)和尽力而为业务(BE)。

传输和业务安全性有保障。从安全性角度来说,WiMAX空中接口具备了认证加密的功能以及其他各种准入手段,可以确保数据的安全传送。对于WiMAX网络本身来说,能够完全兼容于现有网络的各种认证计费手段,所以一般没有也不需要专配计费功能。因而,在发展部署新用户时,无需对业务控制层面进行改动,非常灵活。

除了架构上的优势之外,WiMAX面向4G的无线技术和传输稳定性也为人津津乐道。作为接入技术,除了数据吞吐量外,其稳定性和可靠性是运营商和终端用户关注的焦点问题。事实表明,WiMAX先进的无线技术特性,能适合于大部分应用的需求,这主要归功于WiMAX16d的以下无线特性:

支持非视距传播。从固定无线宽带接入的发展来看,原先的3.5GHz的MMDS在解决非视距传播方面,始终未能尽如人意。而WiMAX技术在物理层引入了OFDM调制技术,使其对非视距环境中的宽带数据传播有较强的抗多径能力。作为OFDM技术本身,其出彩之处在于:高频谱利用率、抗频率选择性衰落和抗窄带干扰能力。从实践经验上来看,16d技术在城市非视距环境中,小区覆盖半径可以达到3公里左右,足以满足一般业务的运营需求。

频谱利用率高。IEEE802.16d的规范定义了无线链路上下行至少需达到16QAM的调制解调能力,而部分厂家的设备甚至能够支持到64QAM的调制解调。这意味着,在良好的无线环境下,空中信道中的每个符号可以携带6个比特;在3.5Mhz的物理带宽下,采用OFDM512技术,MAC层数据传输能力就可至12Mbps左右的水平。外场FTP测试表明,WiMAXBS端到CPE端的应用速率可以轻松得达到9~10Mbps,完全能够满足一般个人用户和中小企业用户的需求。

自适应调制技术。通过此项技术,系统能够自主得统计测量无线链路质量水平,并根据系统定义的算法,将信号调制到与之适应的编码方式上。在高质量的信号水平下,远端站能够适配至较高的调制方式下工作;反之,则适配至低调制方式,提高链路的稳健性。如此便能兼顾带宽和稳定两方面的要求,使整个系统工作于均衡的状态下,最大程度地利用频谱资源。

当然,规范本身所定义的技术细节还更加先进广泛,包括上行信道的子信道化,AAS的应用等等,但是从市场定位、业务需求和成本定位来综合考虑,各个厂家的第一代WiMAX产品都只是实现了到规范中的部分功能。即便如此,实际网络经验已足以证明WiMAX16d系统无愧于无线DSL的美誉。

关键字:WiMAX

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/1209/article_1632.html
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