通信技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）淺析WIMAX技術(shù)在校園中的應(yīng)用

1、 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)論文題目： 淺析wimax技術(shù)在校園中的應(yīng)用 專 業(yè)： 通信技術(shù)專業(yè) 年 級(jí)： 09級(jí) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指 導(dǎo) 老 師： 摘 要近年來(lái)，無(wú)線寬帶技術(shù)蓬勃發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線寬帶網(wǎng)的建設(shè)也開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段。許多國(guó)家均在政府支持和電信制造商、運(yùn)營(yíng)商的積極投入下，研究和建設(shè)各種不同類型的無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)。這當(dāng)中，基于wimax技術(shù)的無(wú)線寬帶網(wǎng)由于傳輸速度快、覆蓋范圍廣、抗擾能力強(qiáng)、靈活易部署的優(yōu)點(diǎn)成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 本文首先介紹wimax物理層和mac層的關(guān)鍵技術(shù)，并通過(guò)與wifi、藍(lán)牙、3g等其它無(wú)線寬帶接入技術(shù)進(jìn)行比較，闡述采用wim

2、ax技術(shù)搭建無(wú)線寬帶網(wǎng)的理由。在針對(duì)wimax的無(wú)線信道信道模型進(jìn)行了詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，按照基于wimax技術(shù)的無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，結(jié)合南昌大學(xué)的實(shí)際情況，提出了一套切實(shí)可行的無(wú)線寬帶網(wǎng)設(shè)計(jì)流程和方案。依據(jù)此方案實(shí)際搭建了南昌大學(xué)無(wú)線寬帶實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，并且完成了部分測(cè)試、調(diào)試及優(yōu)化工作，針對(duì)實(shí)際中出現(xiàn)的問(wèn)題做出分析。最后，對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，展望了下一步在無(wú)線寬帶網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)方面可以進(jìn)行的工作和改進(jìn)。關(guān)鍵詞 :wimax（全球微波接入互操作性）；應(yīng)用場(chǎng)景；發(fā)展趨勢(shì); wi-fi 目 錄前 言5第一章 緒論61.1 wimax簡(jiǎn)介61.2 wimax 技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用場(chǎng)景61.2.1 wimax產(chǎn)

3、生背景71.2.2 wimax 技術(shù)的發(fā)展81.2.3 wimax 技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景81.3 wimax 技術(shù)優(yōu)勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)91.3.1 wimax 技術(shù)優(yōu)勢(shì)91.3.2 wimax 面臨的挑戰(zhàn)101.4現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)11第二章 wimax接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析132.1 wi-fi 技術(shù)132.1.1 wi-fi 技術(shù)概述132.1.2 wi-fi 技術(shù)優(yōu)勢(shì)132.1.3 制約wi-fi 技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)方面132.2 3g 技術(shù)142.2.1 wcdma142.2.2 cdma2000152.2.3 td-scdma152.2.4 3g 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)152.3 wimax 與wi-fi、原3g 技術(shù)

4、的對(duì)比分析162.3.1 wimax 與wi-fi 技術(shù)對(duì)比162.3.2 wimax 與原3g 技術(shù)對(duì)比18第三章 wimax網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用模式探討233.1 wimax的概念及其特點(diǎn)233.2 wimax網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)243.2.1網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)243.2.2端到端的參考模型253.2.3網(wǎng)絡(luò)實(shí)體253.2.4網(wǎng)絡(luò)接口263.2.5協(xié)議棧參考模型283.3 wimax的應(yīng)用模式283.3.1固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)的接入293.3.2 ngn網(wǎng)絡(luò)的接入303.3.3 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入補(bǔ)充303.3.4 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站傳輸303.3.5 wimax與3g融合組網(wǎng)方案313.4 wimax的商業(yè)發(fā)展路線32

5、第四章 wimax 無(wú)線接入網(wǎng)解決方案334.1 wimax 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)基本原則334.2 網(wǎng)絡(luò)組織334.3 網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)334.4 設(shè)備組成354.5 覆蓋分析35結(jié) 論36參考文獻(xiàn)38致 謝40 前 言隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,高校無(wú)線校園網(wǎng)也得到了迅速的普及,其在高校的辦公自動(dòng)化中發(fā)揮了舉足輕重的作用,為高校教師的辦公提供了良好的條件,同時(shí),也方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)。所以21世紀(jì)的高校應(yīng)該在宿舍、教室、圖書(shū)館等整個(gè)園區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。使用無(wú)線局域網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)建筑群網(wǎng)絡(luò)連接、寬帶互連網(wǎng)絡(luò)接入及移動(dòng)獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能。無(wú)線局域網(wǎng)成為構(gòu)建現(xiàn)代教育網(wǎng)絡(luò)的必然選擇?，F(xiàn)在，wimax技術(shù)的出現(xiàn)為解

6、決上述問(wèn)題提供了可能。wimax作為一種無(wú)線接入技術(shù)，其寬帶接入的特點(diǎn)更是符合了當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)接入寬帶化的發(fā)展趨勢(shì)。采用wimax技術(shù)，組建校園無(wú)線網(wǎng)，發(fā)揮其建網(wǎng)快捷、靈活多變的特點(diǎn)，能夠有效地解決有線接入。它將校園里的院系、學(xué)生與從事管理、社交、學(xué)術(shù)、業(yè)務(wù)活動(dòng)的行政人員緊密地聯(lián)系在一起， 在教育系統(tǒng)中具有重要的作用。目前， 越來(lái)越多的學(xué)生擁有筆記本電腦， 在教室、實(shí)驗(yàn)室、圖書(shū)館、大型會(huì)議室、體育館、室外廣場(chǎng)等場(chǎng)合如何突破網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)限制、實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)上網(wǎng)的問(wèn)題在應(yīng)用中不可避免。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有無(wú)縫三維覆蓋、可移動(dòng)通訊等優(yōu)點(diǎn)， 有效緩解校園網(wǎng)建設(shè)中存在的傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法解決的難題。第一章 緒論1.1

7、wimax簡(jiǎn)介wimax是全球微波接入互（wordwide interoperability form crowave access）的簡(jiǎn)稱，是一種關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，可以替代現(xiàn)有的有線和dsl連接方式，提供固定、移動(dòng)、便攜形式的無(wú)線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供最后一英里的無(wú)線寬帶接入wimax技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了 wi-fi傳輸距離短的缺陷，同wi-fi一樣，它也須要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)“熱點(diǎn)”，但同wi-fi相比，wimax的覆蓋范圍要大得多，其最大傳輸速度 75mbps、最大傳輸距離可達(dá)50公里，可高速實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)于須要隨時(shí)隨地高速接入互聯(lián)網(wǎng)的朋友，wimax無(wú)疑是一種很好的

8、技術(shù)解決方案。該技術(shù)以ieee 802.16 的系列寬頻無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。一如當(dāng)年對(duì)提升802.11使用率有功的wi-fi 聯(lián)盟，wimax 也成立了論壇，將提高大眾對(duì)寬頻潛力的認(rèn)識(shí)，并力促供應(yīng)商解決設(shè)備兼容問(wèn)題，借此加速wimax 技術(shù)的使用率，讓wimax 技術(shù)成為業(yè)界使用ieee 802.16 系列寬頻無(wú)線設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。雖然wimax 無(wú)法另辟新的市場(chǎng)，目前市面已有多種寬頻無(wú)在線網(wǎng)方式。但是有助于統(tǒng)一技術(shù)的規(guī)范，有了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范，就可以以量制價(jià)，降低成本，提高市場(chǎng)增長(zhǎng)率。短期而言，2004年wimax 論壇將在年底之前，著手開(kāi)發(fā)認(rèn)證流程，為最后一步的產(chǎn)品測(cè)試預(yù)做準(zhǔn)備。2005年左右，大型供應(yīng)

9、商將推出擁有wimax 認(rèn)證的產(chǎn)品，多數(shù)產(chǎn)品的頻率不超過(guò)11ghz.長(zhǎng)期而言，wimax 將進(jìn)步到可以支持最后一里，回程、私人企業(yè)應(yīng)用。2006/07 年左右，wimax 解決方案將內(nèi)建于筆記本電腦，可直接進(jìn)行客戶端發(fā)送，遞送真正的便攜式無(wú)線寬頻，不需外接的客戶端設(shè)備（cap）。1.2 wimax 技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用場(chǎng)景隨著通信技術(shù)和新業(yè)務(wù)的部署，市場(chǎng)與技術(shù)的相互作用，未來(lái)通信領(lǐng)域一些新的特點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。一方面，傳統(tǒng)寬帶固定接入用戶已經(jīng)不滿足于僅僅在家庭和辦公室等固定環(huán)境內(nèi)使用寬帶業(yè)務(wù)，希望使用寬帶接入移動(dòng)服務(wù)；另一方面，傳統(tǒng)的移動(dòng)用戶也不滿足于簡(jiǎn)單的語(yǔ)音、短信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，希望能使用

10、更高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務(wù)。用戶需求的變化使固定寬帶接入服務(wù)和移動(dòng)服務(wù)在技術(shù)和業(yè)務(wù)上呈現(xiàn)融合的趨勢(shì)，寬帶移動(dòng)化和移動(dòng)寬帶化逐漸成為兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，并互為補(bǔ)充、互相促進(jìn)。在移動(dòng)寬帶化方面，3gpp/3gpp2 已經(jīng)制定了1xev-do、hsdpa/hsupa 等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。在寬帶移動(dòng)化方面，ieee802 工作組先后制定了wlan 和wimax 等技術(shù)規(guī)范，意圖能沿著固定、游牧、便攜、移動(dòng)這樣的演進(jìn)路線逐步實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)化。其中ieee802.16 wimax 是寬帶移動(dòng)的重要里程碑，促進(jìn)了移動(dòng)寬帶的演進(jìn)和發(fā)展。 wimax(worldwide interoperabi

11、lity for microwave access)，中文全名是微波存取全球互通，是ieee802.16 技術(shù)在市場(chǎng)推廣方面采用的名稱。其物理層和mac 層技術(shù)基于在ieee 802.16 工作組中開(kāi)發(fā)的無(wú)線城域網(wǎng)(wman，wireless metropolitan area network)技術(shù)，所以wimax 特指以ieee802.16 的系列寬頻無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)。1.2.1 wimax產(chǎn)生背景20世紀(jì)90年代寬帶無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展迅速，以本地多點(diǎn)系統(tǒng)（lmds）和多信道多點(diǎn)分配為代表的無(wú)線技術(shù)的市場(chǎng)定位為小型辦公室（soho、中/ 小企業(yè)、城市商業(yè)中心等用戶。但是這一產(chǎn)業(yè)

12、并沒(méi)有像人們預(yù)期的那樣進(jìn)一步繁榮壯大，一個(gè)重要的原因就是沒(méi)有統(tǒng)一的全球性寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。1999年，ieee成立了802.16工作組來(lái)專門研究寬帶無(wú)線接入技術(shù)規(guī)范，目標(biāo)是要建立一個(gè)全球統(tǒng)一的寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。目前 ieee802.16主要提及兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：802.16-2004即802.16d固定寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)和802.16e支持移動(dòng)特性的寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。 ieee 802.16d標(biāo)準(zhǔn)于2004年10月1日發(fā)布，它規(guī)范了固定接入下用戶終端同基站系統(tǒng)之間的空中接口，主要定義空中接口的物理層和mac層。 802.16e標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)在于對(duì)移動(dòng)性的支持。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可同時(shí)支持固定和移動(dòng)寬帶無(wú)線接入

13、系統(tǒng)，工作在6ghz適宜于移動(dòng)性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動(dòng)，同時(shí)802.16d規(guī)定的固定無(wú)線接入用戶能力并不因此受到影響。ieee 802.16工作組主要針對(duì)wireless man的物理層和mac層制定規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。為了形成一個(gè)可運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)，ieee 802.16技術(shù)必然需要其他部分的支撐，所以wimax論壇應(yīng)運(yùn)而生。wimax論壇成立于2001年4月，最初該組織旨在對(duì)基于ieee 802.16標(biāo)準(zhǔn)和etsi hiperman標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認(rèn)證，通過(guò)wimax認(rèn)證的產(chǎn)品會(huì)擁有“wimax（r） certified”標(biāo)識(shí)。隨著802.16e技術(shù)和規(guī)范的進(jìn)

14、展，該組織的目標(biāo)也逐步擴(kuò)展，不僅要建立一整套基于ieee802.16標(biāo)準(zhǔn)和etsi hiperman標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證體系，同時(shí)還致力于可運(yùn)營(yíng)的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的研究、需求的分析、應(yīng)用模式的探索、市場(chǎng)的拓展等一系列大力促進(jìn)寬帶無(wú)線接入市場(chǎng)發(fā)展的工作。通常認(rèn)為，ieee 802.16工作組是ieee802.16 wimax空中接口規(guī)范的制定者，而wimax論壇是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)者。目前wimax幾乎成為了ieee802.16 wimax技術(shù)的代名詞，其空中接口規(guī)范涵蓋了ieee 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)。1.2.2 wimax 技術(shù)的發(fā)展2007 年10 月，wimax 正式被國(guó)際電信聯(lián)盟(itu)批準(zhǔn)

15、為第四個(gè)3g 標(biāo)準(zhǔn)，為其獲得全球統(tǒng)一頻譜掃清了障礙。此后，運(yùn)營(yíng)商方面對(duì)wimax 態(tài)度也更為積極，而且不再局限于固定運(yùn)營(yíng)商，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也開(kāi)始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)感興趣，并加入到試驗(yàn)行列中去。2007 年，wimax 的商用化和標(biāo)準(zhǔn)化步伐加速，越來(lái)越多的設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商加入wimax 論壇，會(huì)員隊(duì)伍不斷壯大。截止到2008 年1 月，wimax 論壇的成員數(shù)已超過(guò)522個(gè)，其中包括中興、華為、微軟、英特爾和三星等全球領(lǐng)先的著名設(shè)備廠商、服務(wù)提供商、系統(tǒng)集成商和科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，其成員和合作伙伴遍及全球。1.2.3 wimax 技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景wimax 寬帶無(wú)線接入技術(shù)有5 種典型應(yīng)用場(chǎng)景：固定、游牧、便攜、簡(jiǎn)單移

16、動(dòng)和全移動(dòng)。1. 固定應(yīng)用場(chǎng)景：固定接入業(yè)務(wù)是wimax 運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶internet 接入、數(shù)據(jù)專線接入以及wi-fi 熱點(diǎn)回程等。2. 游牧應(yīng)用場(chǎng)景：游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個(gè)階段。終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中；在每次會(huì)話連接中，用戶終端只能進(jìn)行站點(diǎn)式的接入；在兩次不同網(wǎng)絡(luò)的接入中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。在游牧式及其以后的應(yīng)用場(chǎng)景中均支持漫游，并應(yīng)具備終端電源管理功能。3. 便攜應(yīng)用場(chǎng)景：用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進(jìn)行小區(qū)切換外，連接不會(huì)發(fā)生中斷。從這個(gè)階段開(kāi)始，終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換。當(dāng)終端靜止不動(dòng)時(shí)，便攜式業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型與

17、固定式業(yè)務(wù)和游牧式業(yè)務(wù)相同。當(dāng)終端進(jìn)行切換時(shí)，用戶將經(jīng)歷短時(shí)間(最長(zhǎng)為2s)的業(yè)務(wù)中斷或者感到一些延遲。切換過(guò)程結(jié)束后，tcp/ip 應(yīng)用對(duì)當(dāng)前ip 地址進(jìn)行刷新，或者重建ip 地址。4. 簡(jiǎn)單移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：用戶在使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等，但當(dāng)終端移動(dòng)速度達(dá)到60-120km/h 時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。這是能夠在相鄰基站之間切換的第一個(gè)場(chǎng)景。在切換過(guò)程中，數(shù)據(jù)包的丟失將控制一定范圍，最差的情況下，tcp/ip 會(huì)話不中斷，但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。切換完成后，qos(quality of service)將重建到初始級(jí)別。5. 全移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景

18、下，用戶可以在移動(dòng)速度為120km/h 甚至更高的情況下無(wú)中斷地使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)，當(dāng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，用戶終端模塊將處于低功耗模式。1.3 wimax 技術(shù)優(yōu)勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)1.3.1 wimax 技術(shù)優(yōu)勢(shì)wimax 技術(shù)相對(duì)于其他寬帶接入技術(shù)而言具備以下優(yōu)勢(shì)：1. 傳輸距離遠(yuǎn)2. wimax 的無(wú)線信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km，并能達(dá)到覆蓋半徑為1.6 公里的范圍。只要建設(shè)少數(shù)基站，就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展。3. 傳輸速率高4. wimax 采用與無(wú)線lan 標(biāo)準(zhǔn)802.11a 和11g 相同的ofdm(orthogonal frequencydivision m

19、ultiplexing)調(diào)制方式，每個(gè)頻道的帶寬為20mhz。通過(guò)室外固定天線穩(wěn)定地收發(fā)無(wú)線電波，可實(shí)現(xiàn)74.81mb/s 的最大傳輸速度。5. 容量高6. wimax 基站的一個(gè)扇區(qū)可同時(shí)支持60 多個(gè)采用e1/t1 的企業(yè)用戶和數(shù)百個(gè)采用xdsl 的家庭用戶。因此，wimax 的一個(gè)基站可以同時(shí)接入數(shù)百個(gè)遠(yuǎn)端用戶站同時(shí)，wimax 可為同一用戶站提供多個(gè)業(yè)務(wù)流的傳輸能力，極大地提升了實(shí)際接入用戶數(shù)。7. 靈活的信道寬度8. wimax 能在信道寬度和連接用戶數(shù)量之間取得平衡。與固定于20mhz 信道寬度的wi-fi 不同，wimax 的信道寬度由1.25mhz 到20mhz 不等。在用戶數(shù)

20、量極少的地區(qū)，用戶可開(kāi)始用一個(gè)較窄的信道，當(dāng)其客戶增加時(shí)使用一個(gè)較寬的信道。9. 優(yōu)異的qos 性能wimax 可以向用戶提供具有qos 性能的數(shù)據(jù)、視頻、話音(voip)業(yè)務(wù)。wimax 可以提供三種等級(jí)的服務(wù)：固定比特率(cbr，constant bit rate)、承諾比特率(cir，committed rate)、盡力而為(be，best effort)。cbr 的優(yōu)先的等級(jí)最高，cir 的優(yōu)先級(jí)次之，be 則具有更低的優(yōu)先級(jí)。這種差異化服務(wù)的提供，正是建立在wimax 帶寬動(dòng)態(tài)分配的技術(shù)基礎(chǔ)上的。10. 豐富的多媒體通信服務(wù)a) 由于 wimax 較之wi-fi 具備更好的可擴(kuò)展性和

21、安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信的多媒體通信服務(wù)。高帶寬可以將ip 網(wǎng)的缺點(diǎn)大大降低，從而大幅度提高voip qos。b) 可靠的安全性802.16 在mac 層中定義了一個(gè)加密子層, 為信息傳輸提供鑒權(quán)、加密和保密的管理機(jī)制。1.3.2 wimax 面臨的挑戰(zhàn)1頻率問(wèn)題頻率資源及其分配方式直接決定了無(wú)線系統(tǒng)的容量和規(guī)模，而系統(tǒng)所能達(dá)到的容量和規(guī)模將直接決定運(yùn)營(yíng)商的投資力度和經(jīng)營(yíng)方向。目前，國(guó)際上為寬帶無(wú)線規(guī)劃的執(zhí)照頻率主要為2.5ghz(美國(guó))和3.5ghz(除美國(guó)外)，非執(zhí)照頻率為5.8ghz，潛在的頻率還包括3.3ghz。按照目前各國(guó)的頻率分配方式最多為4個(gè)頻點(diǎn)，而一般情況下需要6-8 個(gè)頻點(diǎn)才

22、能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模組網(wǎng)。因此。wimax 產(chǎn)品要成為主流的“最后一公里”接入方式之一，還需要在頻率資源的分配上尋求突破。2.來(lái)自其他技術(shù)發(fā)展的壓力wimax 采用了一系列先進(jìn)技術(shù)，使得目前在技術(shù)上相對(duì)于3g 等其他技術(shù)占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。但3gpp、3gpp2 等組織陸續(xù)提出的lte、aie 等技術(shù)也應(yīng)用了這些先進(jìn)技術(shù)，各方面性能大有接近和超越wimax 的態(tài)勢(shì)；同時(shí)，wimax 技術(shù)也面臨來(lái)自ieee802.20等標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)。因此，如何快速地將現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)、擴(kuò)大商用規(guī)模是wimax 發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。3.其他層面標(biāo)準(zhǔn)尚未完善wimax 的固定和移動(dòng)的空口規(guī)范分別于2004 年和2005 年

23、底發(fā)布，其他層面，如安全、用戶的認(rèn)證、計(jì)費(fèi)、組網(wǎng)等規(guī)范正由wimax 論壇進(jìn)行相應(yīng)完善，尚未正式發(fā)布。1.4現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 目前，wimax已經(jīng)在國(guó)外得到大量運(yùn)用，特別是16dwimax芯片的商用加速了設(shè)備市場(chǎng)的步伐，已有多家公司現(xiàn)可提供16d設(shè)備，全球有多家固定和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了wimax試驗(yàn)，全球30多個(gè)國(guó)家有130個(gè)部署案例，其中30多個(gè)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)階段其工作的頻段主要是3.5ghz.3.5ghz頻率是國(guó)際電聯(lián)（itu）推薦的用于固定無(wú)線接入fwa（fixed wireless access）的頻段，3.5ghz固定無(wú)線接入系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波技術(shù)，主要提供大容量的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可以

24、為窄帶無(wú)線系統(tǒng)和移動(dòng)基站提供回傳連接。對(duì)于不便鋪設(shè)光纜的用戶、相對(duì)分散鋪設(shè)光纜不經(jīng)濟(jì)的用戶以及對(duì)開(kāi)通緊迫性很強(qiáng)的用戶，引入快速經(jīng)濟(jì)固定無(wú)線接入系統(tǒng)可為用戶提供急需的接入服務(wù)，對(duì)解決“最后一公司”接入網(wǎng)的瓶頸問(wèn)題，起到了有力的補(bǔ)充作用。因此具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的3.5ghz點(diǎn)到多點(diǎn)固定無(wú)線接入系統(tǒng)相比，采用ieee802.16技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的3.5ghzwimax無(wú)線接入系統(tǒng)具有wimax和 3.5ghz的綜合優(yōu)點(diǎn)，具有標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)成熟、傳輸速度快、覆蓋范圍廣、良好的抗雨衰性能、擴(kuò)容性強(qiáng)，組網(wǎng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商寬帶城域網(wǎng)建設(shè) “最后一公里”理想的無(wú)線接入手段。通過(guò)使用該項(xiàng)技術(shù)，運(yùn)營(yíng)

25、商可以為客戶提供各種增值服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商以較少的初期投資，可迅速地實(shí)現(xiàn)大面積的用戶覆蓋，快速占領(lǐng)市場(chǎng)，吸引客戶；而且，隨著客戶群體的不斷發(fā)展壯大，系統(tǒng)擴(kuò)容的平滑性又滿足了其滾動(dòng)發(fā)展的需要。wimax 是基于ieee 802.16 和etsihiperman 無(wú)線城域網(wǎng)(man) 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線數(shù)字通信技術(shù)。它可為固定站( 例如臺(tái)式電腦) 提供高達(dá)50 千米的寬帶無(wú)線接入(bwa) , 為移動(dòng)站( 例如筆記本電腦、移動(dòng)電話、個(gè)人媒體播放器和pda)提供5 - 15 千米的寬帶無(wú)線接入。與wi- fi 等無(wú)線技術(shù)相比,wimax 具有更強(qiáng)的抗干擾性, 可提供更高的帶寬利用率, 并且可在更遠(yuǎn)距離上以更高的速

26、率傳輸數(shù)據(jù)。wimax 可在授權(quán)和非授權(quán)頻率上進(jìn)行操作, 所以可為無(wú)線載波提供規(guī)范的環(huán)境和可行經(jīng)濟(jì)模式。這些優(yōu)勢(shì)加上遍布全球的技術(shù)支持( 例如正在全球進(jìn)行的部署、頻譜分配和標(biāo)準(zhǔn)化) , 使wimax 成為在全球業(yè)務(wù)未覆蓋地區(qū)快速、經(jīng)濟(jì)高效地開(kāi)通快速寬帶無(wú)線接入的第一選擇。技術(shù)wimax 的固定版本( ieee 802.16 -2004) 可使用2- 11 ghz 頻段向固定設(shè)備提供非視距(nlos) 傳輸, 較高的頻率要求視距內(nèi)的覆蓋范圍。固定wimax 可在30 英里的距離內(nèi), 以高達(dá)75 mbps 的速度提供高吞吐率寬帶連接, 該技術(shù)可用于各種各樣的固定( ieee 802.16d- 20

27、04) 應(yīng)用場(chǎng)合, 包括“最后一英里”寬帶連接、熱點(diǎn)和蜂窩回程, 以及用于商業(yè)的高速企業(yè)連通性, 因此有些人認(rèn)為, 固定wimax 預(yù)定會(huì)變得像數(shù)字用戶線(dsl) 和電纜調(diào)制解調(diào)器互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)那樣被廣泛采用, 然而另一些人則認(rèn)為其真正潛力在于它的移動(dòng)性, 移動(dòng)wimax( ieee 802.16e- 2005) 為蜂窩運(yùn)營(yíng)商提供了另一個(gè)選擇, 使他們可以用全功能的多媒體移動(dòng)應(yīng)用, 包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像來(lái)補(bǔ)充其城域網(wǎng), 新的運(yùn)營(yíng)商可以配置該技術(shù)來(lái)與蜂窩網(wǎng)相抗衡。對(duì)于用戶而言, 擁有移動(dòng)wimax功能實(shí)質(zhì)上意味著當(dāng)他們驅(qū)車行駛在大街上時(shí)可以一面駕車, 一面進(jìn)行無(wú)線通信。不管wimax 最終的應(yīng)

28、用結(jié)果如何, 它都具有若干獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn), 這些優(yōu)勢(shì)使它最近在全球市場(chǎng)上的銷售引人注目。首先, 寬帶無(wú)線接入更便宜且易于部署。亦即由于wimax 因良好的非視線(nlos) 協(xié)議而幾乎不需要中轉(zhuǎn)站, 并在不連續(xù)服務(wù)的帶寬內(nèi)提供大量重疊信道。此外, 組建網(wǎng)絡(luò)所需的基站數(shù)目比較少。各地商業(yè)巨頭所關(guān)注的另一個(gè)主要利益是wimax 提供足夠帶寬的能力,即能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信中的三重播放( 包括高速數(shù)據(jù)、長(zhǎng)途高質(zhì)量語(yǔ)音和多媒體內(nèi)容) , 通過(guò)提供三重播放業(yè)務(wù), 運(yùn)營(yíng)商便能從寬帶第二章 wimax接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析現(xiàn)有的寬帶無(wú)線接入技術(shù)有 wi-fi，wimax，wcdma，cdma2000，td-scdma

29、等。本章著重進(jìn)行wimax 與wi-fi，wcdma，cdma2000，td-scdma 寬帶無(wú)線接入技術(shù)的比較。2.1 wi-fi 技術(shù)2.1.1 wi-fi 技術(shù)概述wlan 標(biāo)準(zhǔn)主要包括802.11b、802.11a和802.11g等。目前，wlan 的推廣和認(rèn)證工作主要由產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織wifi(wireless fidelity，無(wú)線保真)聯(lián)盟完成，所以wlan技術(shù)常常被稱之為wifi。802.11a 采用5ghz 的頻段，其速率高54mbps，采用ofdm 技術(shù)，但無(wú)障礙的接入距離降到3050米。802.11b 采用2.4ghz 的頻段，可支持11mbps 的共享接入速率，覆蓋范圍10

30、0米。802.11g 其實(shí)是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，既能適應(yīng)802.11b 標(biāo)準(zhǔn)，又符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)，其速率高達(dá)54mbps，它比802.11b 速率快5倍，并和802.11b 兼容。正在等待批準(zhǔn)的 ieee802.11n，其速率高達(dá)300mbps，目前部分廠商已經(jīng)投入市場(chǎng)應(yīng)用。2.1.2 wi-fi 技術(shù)優(yōu)勢(shì)wi-fi 是由ap(access point)和無(wú)線網(wǎng)卡組成的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)簡(jiǎn)單，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動(dòng)辦公用戶的需要。1. 應(yīng)用靈活：能靈活勝任只有幾個(gè)用戶的小型網(wǎng)絡(luò)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)。2. 豐富的終端支持，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。wi-fi 組網(wǎng)的

31、成本低廉。3. 提供漫游服務(wù)：能提供有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的漫游特性，方便用戶使用。2.1.3 制約wi-fi 技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)方面1. wi-fi 數(shù)據(jù)傳輸速率有限。雖然wi-fi 技術(shù)最高數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)稱可達(dá)2. 11-54mbit/s，但系統(tǒng)開(kāi)銷會(huì)使應(yīng)用層速率減少50%左右。3. 無(wú)線電波間存在相互影響的現(xiàn)象，特別是同頻段、同技術(shù)設(shè)備之間將存在明顯影響。在多運(yùn)營(yíng)商環(huán)境中，不同ap 間的頻率干擾會(huì)使數(shù)據(jù)傳輸速率明顯降低在有三個(gè)運(yùn)營(yíng)商同時(shí)運(yùn)營(yíng)的環(huán)境中不能實(shí)現(xiàn)多用戶的同時(shí)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。4. 無(wú)線電波在傳播中根據(jù)障礙物不同將發(fā)生折射、反射、衍射、信號(hào)無(wú)法穿透等情況，其質(zhì)量和信號(hào)的穩(wěn)定性都不如有線接入方式

32、。5. wi-fi 實(shí)現(xiàn)規(guī)模覆蓋的最大的缺陷在于需要密集的有線傳輸資源。3g/wimax 基站的覆蓋范圍比wi-fi ap 覆蓋范圍大數(shù)十到上百倍。6. wi-fi 技術(shù)本身不支持移動(dòng)性，即便ieee802.11s 可能會(huì)對(duì)wi-fi mesh 的移動(dòng)性進(jìn)行增強(qiáng)，最多也只能支持步行的移動(dòng)速度。而3g 和wimax 都支持120km/h 以上的移動(dòng)性。7. wi-fi 空中接口沒(méi)有qos 保障機(jī)制，只支持be 業(yè)務(wù)，適用于web 瀏覽、ftp 下載以及收發(fā)email 等；語(yǔ)音通信、視頻傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)的qos 很難得到保障。它是一種局域網(wǎng)技術(shù)，主要用于解決“最后100m”的接入問(wèn)題。從其與有線寬帶網(wǎng)絡(luò)

33、的關(guān)系來(lái)看，wi-fi 利用其技術(shù)優(yōu)勢(shì)能夠作為網(wǎng)絡(luò)延伸手段進(jìn)一步擴(kuò)大有線接入網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積及擴(kuò)展移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。1. 2.2 3g 技術(shù)3g 是英文3rd generation 的縮寫(xiě)，指第三代移動(dòng)通信技術(shù)。itu 在2000 年5 月確定wcdma、cdma2000 和td-scdma 三大主流無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫(xiě)入3g 技術(shù)指導(dǎo)性文件2000 年國(guó)際移動(dòng)通訊計(jì)劃(簡(jiǎn)稱imt-2000)。為了提供 3g 服務(wù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說(shuō)在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2mbps、384kbps 以及144kbps 的傳輸速度。3g 標(biāo)準(zhǔn)組織主要由3gpp、3g

34、pp2 組成，以cdma 碼分多址技術(shù)為核心。其中td-scdma、wcdma 由3gpp 負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)化工作；而cdma2000 由3gpp2 負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)化工作。2.2.1 wcdmawcdma 是一種由3gpp 具體制定的，基于gsm map 核心網(wǎng)，utran(umts 陸地?zé)o線接入網(wǎng))為無(wú)線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前wcdma 有release99、release4、release5、release6 等版本。wcdma 采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址(ds-cdma)、頻分全雙工(fdd)方式，碼片速率為3.84mcps，載波帶寬為5mhz。release99/release4 版本

35、，可在5mhz 的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps 的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。在 release5 版本引入了下行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即hsdpa(high speed downlink packet access)技術(shù)，在5mhz 的帶寬內(nèi)可提供最高14.4mbps 的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。在 release6 版本引入了上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即hsupa(high speed uplink packet access)技術(shù)，在5mhz 的帶寬內(nèi)可提供最高約6mbps 的上行數(shù)據(jù)傳輸率。2.2.2 cdma2000cdma2000 是由is-95a/b 標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)而來(lái)的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，由3gpp2 負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)

36、化工作。目前 cdma2000 有由3gpp2 制定的release0、a、b、c 和d 五個(gè)支持cdma2000 1x及其增強(qiáng)型技術(shù)的版本，以及由eia/tia 發(fā)布的支持cdma20001xev-do 的is-856 和is-856a 標(biāo)準(zhǔn)。cdma2000 1xev-do 定位與internet 的無(wú)線延伸，能以較少的網(wǎng)絡(luò)和頻譜資源(在1.25mhz 標(biāo)準(zhǔn)載波中)支持平均速率為：靜止或慢速移動(dòng)：1.03mbps(無(wú)分集)和1.4mbps(分集接收)。中高速移動(dòng)：700kbps(無(wú)分集)和1.03mbps(分集接收)。其峰值速率可達(dá) 2.4mbps，而且在is-856a 中可支持高達(dá)3.1

37、m 的峰值速率。2.2.3 td-scdmatd-scdma(time division-synchronization code division multiple access)的中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入。td-scdma 從2001 年3 月開(kāi)始，正式寫(xiě)入3gpp 的release4 版本。目前td-scdma 已有release4、release5、release6 等版本。td-scdma 采用不需成對(duì)頻率的tdd 雙工模式以及fdma/tdma/cdma 相結(jié)合的多址接入方式，使用1.28mcps的低碼片速率，擴(kuò)頻帶寬為1.6mhz?；鵵elease4 版本，td-scdma

38、 可在1.6mhz 的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps 的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。td-scdma 在release5 版本引入了hsdpa 技術(shù)，在1.6mhz 帶寬上理論峰值速率可達(dá)到2.8mbps。2.2.4 3g 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)1. 漫游能力：良好的全球漫游能力。目前全球大部分國(guó)家已經(jīng)開(kāi)通3g 網(wǎng)絡(luò)，其中80%運(yùn)營(yíng)商選擇wcdma 和20%運(yùn)營(yíng)商選擇cdma2000。良好的全球漫游能力有利于與其他運(yùn)營(yíng)商的合作和吸引高端用戶。2. 安全性：3g 采用了很多種加密技術(shù)，保證通話和數(shù)據(jù)的安全，不管是話音還是數(shù)據(jù)都具備很強(qiáng)的保密性，通過(guò)多層的協(xié)議控制，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中可以非常安全的傳輸。3. 技術(shù)成熟度：3g

39、 于1996 年提出標(biāo)準(zhǔn)，2000 年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3g 網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算，傳播模型預(yù)算，以及計(jì)算機(jī)仿真等。4. 商業(yè)模式：商業(yè)運(yùn)作模式成熟，3g 網(wǎng)絡(luò)得到眾多設(shè)備商、終端制造商、內(nèi)容提供商支持，具備一個(gè)非常全的產(chǎn)業(yè)鏈。2.3 wimax 與wi-fi、原3g 技術(shù)的對(duì)比分析2.3.1 wimax 與wi-fi 技術(shù)對(duì)比1. wimax 與wi-fi 的技術(shù)定位不同i. wi-fi 標(biāo)準(zhǔn)是局域網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)解決最后100 米無(wú)線通信接入問(wèn)題；而wimax2. 是城域網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)解決最后1 公里的無(wú)線通信接入

40、問(wèn)題。3. 覆蓋范圍不同a) wi-fi 與wimax 在覆蓋范圍上有很大的差別，覆蓋問(wèn)題由多個(gè)因素決定。就傳輸功率而言，對(duì)于wimax，功率放大器最大輸出功率bs 是43dbm，ms 是23dbm；對(duì)于wi-fi，ieee802.11 標(biāo)準(zhǔn)，最大的傳輸功率只有20dbm。802.16 標(biāo)準(zhǔn)是為在各種傳播環(huán)境(包括視距、近視距和非視距)中獲得最優(yōu)性能而設(shè)計(jì)的。即使在鏈路狀況最差的情況下，也能提供可靠的性能。ofdm 波在2-40 km 的通信距離上支持高頻譜效率(bit/s/hz)，在一個(gè)射頻內(nèi)速率可達(dá)70mbps?？梢圆捎孟冗M(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?網(wǎng)狀網(wǎng))和天線技術(shù)(波束賦形、stc、天線分集)來(lái)進(jìn)一

41、步改善覆蓋。這些先進(jìn)技術(shù)也可用來(lái)提高頻譜效率、容量、復(fù)用以及每射頻信道的平均與峰值吞吐量。此外，不是所有的ofdm 都是相同的。為baw 設(shè)計(jì)的ofdm 具有支持較長(zhǎng)距離傳輸和處理多徑或反射的能力。相反，wlan 和802.11 系統(tǒng)在它們的核心不是采用基本的cdma，就是使用設(shè)計(jì)大不相同的ofdm。它們的設(shè)計(jì)要求是低功耗，因此必然限制了通信距離。wlan 中的ofdm是按照系統(tǒng)覆蓋數(shù)十米或幾百米設(shè)計(jì)的，而802.16 被設(shè)計(jì)成高功率，ofdm 可覆蓋數(shù)十公里。4. 可擴(kuò)展性不同a) 在物理層，802.16 支持靈活的射頻信道帶寬和信道復(fù)用(頻率復(fù)用)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時(shí)，可以作為增加小區(qū)容量的一種

42、手段。此標(biāo)準(zhǔn)還支持自動(dòng)發(fā)送功率控制和信道質(zhì)量測(cè)試，可以作為物理層的附加工具來(lái)支持小區(qū)規(guī)劃和部署以及頻譜的有效使用。當(dāng)用戶數(shù)增加時(shí)，運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)扇形化和小區(qū)分裂來(lái)重新分配頻譜。還有，此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多信道帶寬的支持使設(shè)備制造商能夠提供一種手段，以適應(yīng)各國(guó)政府對(duì)頻譜使用和分配的獨(dú)特管制辦法，這是世界各地的運(yùn)營(yíng)商都面臨的一個(gè)問(wèn)題。ieee802.16 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的信道寬度1.25-20mhz，在這中間還可以有許多選擇。b) 但是，基于wi-fi 的產(chǎn)品要求每一信道至少為20mhz(802.llb 中規(guī)定在2.4ghz 頻段為22mhz)，并規(guī)定只能工作在不需牌照的頻段上，包括2.4ghz ism、5ghz i

43、sm 和5ghz u-nii。在 mac 層，802.11 的基礎(chǔ)是csma/ca，基本上是一個(gè)無(wú)線以太網(wǎng)協(xié)議，其擴(kuò)展能力較差，類似于以太網(wǎng)。當(dāng)用戶增加時(shí)，吞吐量就明顯減小。而802.16 標(biāo)準(zhǔn)中的mac層卻能在一個(gè)射頻信道內(nèi)從一個(gè)擴(kuò)展到數(shù)百個(gè)用戶。這是802.11mac 不可能做到的。5. qos 差別802.16 的mac 層是依靠同意/請(qǐng)求協(xié)議來(lái)接入媒體的，它支持不同的服務(wù)水平。此協(xié)議在下行鏈路采用tdm 數(shù)據(jù)流，在上行鏈路采用tdma，通過(guò)集中調(diào)度來(lái)支持對(duì)時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)，如話音和視像等。由于確保了無(wú)碰撞數(shù)據(jù)接入，802.16 的mac 層改善了系統(tǒng)總吞吐量和帶寬效率，并確保數(shù)據(jù)時(shí)延受到

44、控制，不致太大(相反，csma/ca 沒(méi)有這種保證)。tdm/tdma 接入技術(shù)還使支持多播和廣播業(yè)務(wù)變得更容易。wlan 由于在其核心采用csma/ca，故其目前已實(shí)施的系統(tǒng)無(wú)法提供802.16 系統(tǒng)的qos。由于接入方便、成本低廉且無(wú)需申請(qǐng)牌照，使 wi-fi 特別適用于普遍的公共接入服務(wù)。wi-fi 技術(shù)和產(chǎn)品均已成熟，并達(dá)到相當(dāng)?shù)膽?yīng)用、產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)規(guī)模。與wi-fi相比，wimax 在技術(shù)上有明顯優(yōu)勢(shì)，但由于標(biāo)準(zhǔn)推出時(shí)間尚短，要達(dá)到產(chǎn)品成熟并形成相當(dāng)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)規(guī)模尚需假以時(shí)日，而且目前成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于wi-fi。在表 4.1 中給出了wimax 與wi-fi 詳細(xì)技術(shù)對(duì)比。 表 2-1

45、 wimax 與wi-fi 詳細(xì)技術(shù)對(duì)比wimaxwi-fi（802.11b）wi-fi（802.11a/g）傳輸速率最大 75mbit/s最大11mbit/s最大54mbit/s覆蓋范圍最大50km約100m約100m頻率2-66ghz2.4 ghz5ghz(a)、2.4ghz(g)帶寬1.25-20mhz22mhz20mhz物理層核心技術(shù)ofdm/ofdma、amc、harq等dossofdm雙工方式tdd、fdd半雙tdd半雙工tdd頻譜效率小于 3.75bps/hz 小于0.5bps/hz小于2.7bps/hzmac協(xié)議請(qǐng)求/許可csma/cacsma/caqos支持不支持不支持安全性

46、強(qiáng)弱弱mesh支持是否否2.3.2 wimax 與原3g 技術(shù)對(duì)比1. 定位不同wimax 的基本定位是一種無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)寬帶接入的無(wú)線化、移動(dòng)化；而3g 技術(shù)的基本定位是以無(wú)線廣域網(wǎng)為基本模式，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線接入的寬帶化。2. 標(biāo)準(zhǔn)化程度不同wimax 僅僅定義了空中接口的物理層和mac 層，在mac 層之上采用的協(xié)議以及核心網(wǎng)部分的標(biāo)準(zhǔn)不在wimax 技術(shù)所包含的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。目前，wimax 還不能構(gòu)成完整的移動(dòng)通信系統(tǒng)；而3g 卻是完整的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其對(duì)空中接口、核心網(wǎng)以及業(yè)務(wù)規(guī)范都已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作。3. 覆蓋范圍不同從覆蓋范圍上看， wimax 為了獲得較高的數(shù)據(jù)

47、接入帶寬，必然犧牲覆蓋和移動(dòng)性。因此wimax 在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將主要解決熱點(diǎn)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動(dòng)性， 主要應(yīng)用會(huì)集中在低速移動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接入。3g 覆蓋是連續(xù)的，用戶可以實(shí)現(xiàn)不間斷的通信。4. 業(yè)務(wù)能力不同從業(yè)務(wù)能力上看，wimax 提供的主要是具有一定移動(dòng)特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和wimax 終端持有者。3g 最初就是為語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共同設(shè)計(jì)的，首先保證提供大容量高質(zhì)量語(yǔ)音業(yè)務(wù)的需求，在此基礎(chǔ)上提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。wimax 可以為用戶提供相對(duì)于3g 技術(shù)的更高的帶寬，也就是說(shuō)wimax 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力要比3g 強(qiáng)，某種程度上wimax 犧牲了移動(dòng)性換取了

48、數(shù)據(jù)傳輸能力的提高。5. 設(shè)備成熟度不同由于 3g 技術(shù)相對(duì)于wimax 技術(shù)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)相當(dāng)成熟，各種相關(guān)設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)，所以其系統(tǒng)設(shè)備成本以及終端成本以及終端的種類相對(duì)于wimax 都有很大的優(yōu)勢(shì)。在表 4.2 中給出了wimax 與3g 技術(shù)的詳細(xì)技術(shù)對(duì)比。表2-2 wimax 與3g 技術(shù)的詳細(xì)技術(shù)對(duì)比wimax3g標(biāo)準(zhǔn)化程度主要對(duì)空中接口的物理層和mac層進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化、包括空中接口規(guī)范、核心網(wǎng)系列規(guī)范及業(yè)務(wù)規(guī)范等 多址方式tdma/ofdmacdma/fdma/tdma頻帶2-11ghz部分不需要許可用于全球統(tǒng)一的頻譜資源頻譜效率3.75bps/hz(8

49、02.16d)3bps/hz(802.16e)1.6bps/hz傳輸速率75mbit/s(802.16d)30mbit/s(802.16e)2mbit/s雙工方式tdd、fddtdd(tdd-scdma)、fdd移動(dòng)性較差（支持游牧式移動(dòng)）好（支持高速移動(dòng)）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、多媒體、視頻、語(yǔ)音(voip)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻、多媒體覆蓋范圍最大半徑50km、典型半徑6-10km最大直徑7km、典型半徑2-3km扇區(qū)容量數(shù)百數(shù)十qos支持4 種qos 等級(jí)：ugs、rtps、nrtps、be電信的qos 保證，4個(gè)qos級(jí)別：會(huì)話型、數(shù)據(jù)性、交互型、后臺(tái)型載波帶1.75-20mhz(802.16d)1.25

50、-20mhz(802.16e)5mhz(wcdma)1.6mhz(td-scdma)1.25mhz(cdma2000成熟度較差較好各項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生都有一個(gè)共同的目的，那就是面向市場(chǎng)的應(yīng)用，技術(shù)的好與不好，并不是完全由技術(shù)本身所確定，很大程度上是要靠市場(chǎng)來(lái)判定的。既然技術(shù)是面向應(yīng)用的，那么其必定要提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)。wimax、wi-fi 和3g 這三種技術(shù)有不少疊的功能, 但它們具有各自不同的市場(chǎng)定位, 所以更多的是一種互補(bǔ)關(guān)系,在局部也會(huì)有部分融合。在通信技術(shù)不斷發(fā)展, 市場(chǎng)不斷細(xì)分的過(guò)程中, 三種技都會(huì)找到自己的生存空間, 從而為用戶提供多元化和先進(jìn)的通信服務(wù)?？偠灾畐imax技術(shù)相對(duì)于其他寬

51、帶接入技術(shù)而言具備以下優(yōu)勢(shì)：1. 傳輸距離遠(yuǎn)i. wimax 的無(wú)線信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km，并能達(dá)到覆蓋半徑為1.6 公里的范圍。只要建設(shè)少數(shù)基站，就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展。2. 傳輸速率高i. wimax 采用與無(wú)線lan 標(biāo)準(zhǔn)802.11a 和11g 相同的ofdm(orthogonal frequencydivision multiplexing)調(diào)制方式，每個(gè)頻道的帶寬為20mhz。通過(guò)室外固定天線穩(wěn)定地收發(fā)無(wú)線電波，可實(shí)現(xiàn)74.81mb/s 的最大傳輸速度。3. 容量高i. wimax 基站的一個(gè)扇區(qū)可同時(shí)支持60 多個(gè)采用e1/t1 的企業(yè)用戶和數(shù)

52、百個(gè)采用4. xdsl 的家庭用戶。因此，wimax 的一個(gè)基站可以同時(shí)接入數(shù)百個(gè)遠(yuǎn)端用戶站同時(shí)，wimax 可為同一用戶站提供多個(gè)業(yè)務(wù)流的傳輸能力，極大地提升了實(shí)際接入用戶數(shù)。5. 靈活的信道寬度i. wimax 能在信道寬度和連接用戶數(shù)量之間取得平衡。與固定于20mhz 信道寬度的wi-fi 不同，wimax 的信道寬度由1.25mhz 到20mhz 不等。在用戶數(shù)量極少的地區(qū)，用戶可開(kāi)始用一個(gè)較窄的信道，當(dāng)其客戶增加時(shí)使用一個(gè)較寬的信道。6. 優(yōu)異的qos 性能i. wimax 可以向用戶提供具有qos 性能的數(shù)據(jù)、視頻、話音(voip)業(yè)務(wù)。wimax 可以提供三種等級(jí)的服務(wù)：固定比特

53、率(cbr，constant bit rate)、承諾比特率(cir，7. committed rate)、盡力而為(be，best effort)。cbr 的優(yōu)先的等級(jí)最高，cir 的優(yōu)先級(jí)次之，be 則具有更低的優(yōu)先級(jí)。這種差異化服務(wù)的提供，正是建立在wimax 帶寬動(dòng)態(tài)分配的技術(shù)基礎(chǔ)上的。8. 豐富的多媒體通信服務(wù)i. 由于 wimax 較之wi-fi 具備更好的可擴(kuò)展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信的多媒體通信服務(wù)。高帶寬可以將ip 網(wǎng)的缺點(diǎn)大大降低，從而大幅度提高voip qos。9. 可靠的安全性802.16 在mac 層中定義了一個(gè)加密子wimax在校園無(wú)線網(wǎng)中的接入策略第三章 wi

54、max網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用模式探討本章介紹了wimax的概念及其特點(diǎn)，對(duì)wimax的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，包括體系架構(gòu)、端到端參考模型、網(wǎng)絡(luò)實(shí)體、網(wǎng)絡(luò)接口及其協(xié)議模型進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后探討了wimax的應(yīng)用模式及其商業(yè)發(fā)展路線，對(duì)wimax的研究和應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。3.1 wimax的概念及其特點(diǎn) 隨著通信網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，wimax作為一種面向“最后一公里”接入的標(biāo)準(zhǔn)，尤其在目前全球缺乏統(tǒng)一寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)之際，有重要現(xiàn)實(shí)意義與戰(zhàn)略價(jià)值。該標(biāo)準(zhǔn)大體可以分為兩種，一種是ieee802.16d標(biāo)準(zhǔn)，支持固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口；另外一種就是目前正在制定中的ieee802.16e、支持固定和移動(dòng)

55、性的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)。全球微波接入互操作性（wimax，world interoperability for microwave access）是一項(xiàng)基于ieee 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)（bwa-man）技術(shù)，也可以稱為ieee wireless man。該技術(shù)是針對(duì)微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)，其主要目標(biāo)是提供一種在城域網(wǎng)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多廠商環(huán)境下，可有效地操作的寬帶無(wú)線接入手段。wimax具有如下特點(diǎn)：1. 傳輸距離遠(yuǎn)：無(wú)線信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km，并能覆蓋半徑達(dá)1.6公里的范圍，是3g基站的10倍。2. 傳輸速率高：可實(shí)現(xiàn)高達(dá)74.81mb/s的

56、傳輸速度。3. 容量高：wimax的一個(gè)基站可以同時(shí)接入數(shù)百個(gè)遠(yuǎn)端用戶站。4. 靈活的信道寬度：wimax能在信道寬度和連接用戶數(shù)量之間取得平衡，其信道寬度由1.5mhz到20mhz不等。5. qos性能：可向用戶提供具有qos性能的數(shù)據(jù)、視頻、話音業(yè)務(wù)。6. 豐富的多媒體通信服務(wù)：能夠?qū)崿F(xiàn)電信級(jí)的多媒體通信服務(wù)。7. 保密性：支持安全傳輸，并提供鑒權(quán)與數(shù)字加密等功能。 由于上述特點(diǎn)及其建網(wǎng)快、見(jiàn)效早的優(yōu)點(diǎn)，wimax具有重要現(xiàn)實(shí)意義與戰(zhàn)略價(jià)值。而且就覆蓋環(huán)境限制及部屬成本考慮，對(duì)于用xdsl、cablemodem方式不能有效覆蓋、不便于和不值得部署有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，wimax更是大有用武之地。3.2 wimax網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.2.1網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu) wimax網(wǎng)絡(luò)體系如圖3-1所示，包括：核心網(wǎng)、用戶基站（ss）、基站（bs）、接力站（rs）、用戶終端設(shè)備（te）和網(wǎng)管。 圖3-1 wimax網(wǎng)絡(luò)體系1