第13讲+无线城域网的实现祥解.ppt

第12章 无线城域网标准 12.1 802.16无线城域网标准 12.2 其他WMAN标准 12.3 城域网状网络 12.4 本章小结 12.1 802.16无线城域网标准 12.1.1 起源和主要特征 12.1.2 IEEE 802.16物理层 12.1.3 移动WiMAX 12.1.4 应用中的IEEE 802.16 12.1.5 未来发展 12.1.1 起源和主要特征 2001年，最初的IEEE 802.16标准获得批准，并于2002年3月公布。 随后，工作组将注意力转移到2～11 GHz频段，在该段频率范围内，实现的低成本和非视距传输的优势超过了由于射频拥挤带来的潜在困难。 这样做的结果是IEEE 802.16a标准的诞生，并于2002年获得批准，2002年3月公布。 IEEE 802.16的设计目标是: 在物理层提供相当大的灵活性，从而在不同的规则下能适应不断变化的需求（比如信道带宽）。 12.1.2 IEEE 802.16物理层 10～66 GHz频谱的物理层 2～11 GHz频谱的物理层 MAC层 面向连接与非连接 无线链路控制 带宽分配 10～66 GHz频谱的物理层 在这个非常高的频率范围内，对于所有的实际应用，射频传播要求在发射机和接收机之间存在视距传播。 在这样的限制条件下，没有必要考虑使用复杂技术(如OFDM技术)来克服发生在没有视距环境下的多径影响，因此，工作组为这些接口选用了简单的单载波调制(Single Carrier, SC)技术（参见表12.2）。 在下行传输时：［从基站(Base Station, BS)到用户站(Subscriber Station, SS)］采用时分复用(Time Division Multiplexing, TDM)，每个时隙被分配给单独的用户，这样可为延迟敏感的服务保证带宽。 在上行链路方向（从SS到BS）：采用时分多址接入(TDMA)。 有一系列的调制和编码方案可供选用（包括QPSK、16-QAM和64-QAM）。 用户站和基站可以根据特殊的效率需求（取决于数据速率）和鲁棒性需求（取决于信号传播环境/信号强度）来协商选择一个方案。 这样产生的结果：是由基站发送的一个下行帧中（参见图12.1），发往不同用户站的不同的数据突发将使用不同的编码和调制方式——一种自适应的突发配置。 不同的调制方式可达到的数据速率：如表12.3所示。 2～11 GHz频谱的物理层 在2～11 GHz范围内：与高达66 GHz的极高频(EHF)范围相比，不同的传播特性要求空中接口非视距环境下能够适应大量的多径传播的影响。 在802.16a标准中：定义了三种可选的物理层规范，此标准涵盖了授权和未授权的频谱，如表12.4所示。 MAC层 为了满足城域网的需要，802.16a MAC层必须能够为不同的服务类型提供灵活高效的接入。 面向连接与非连接 802.16 MAC层：有效性的关键之一在于它是面向连接的。每一个服务映射到一个连接上，并使用16bit的连接标识(Connection ID, CID)。 这包括了无连接的服务:如用户数据报协议(User Datagram Protocol, UDP)（比如RIP, SNMP或DHCP消息）。 每一个连接:都与具体的参数相联系，比如： 带宽授权机制（连续的或按需的） 相关的QoS参数 路由和传输数据。 当一个新的用户站(SS)加入802.16网络时，最初打开三条连接以承载管理层面的消息，如表所示。 无线链路控制 射频链路控制(RLC):是IEEE 802.16 MAC层的另一个关键要素，能够提供自适应的突发控制和传统的功率调节功能(TPC,Traditional Power Control)。 当用户加入网络时，SS(用户站，Station)和BS（基站，Base Station）通过基本的管理连接交换信息以建立发送功率和时钟的初始设置。 SS:需要具体的初始突发协议来定义基于设备能力和下行链路信号质量的信号调制参数。 初始化建立后，RLC将继续监视信号质量。 如果环境条件恶化，SS或BS可能会要求更加鲁棒性的突发应用协议（例如，暂时从64-QAM转换到16-QAM）； 如果条件改善了，较低的鲁棒性可以容忍时，也可采用一种更有效的协议。 无线链路控制 上行链路的突发协议：受BS的直接控制，这种控制在每次BS分配带宽给SS时实现的，与此同时，也指定了SS所使用的突发协议。 下行链路的协议根据SS的要求而改变，每个SS能够单独监视接收信号的强度，但它也受BS的控制。 带宽分配 当连接建立后，不同用户的带宽需求就确定了。 标准中的许多消息选项：使得SS可以申请额外的上行链路带宽，并通知BS总共的带宽要求，允许BS轮询不同的S