IEEE-802.16-WIMAX介绍解读

IEEE802.16目录海南大学信息学院•IEEE802又称为LMSC（LAN/MANStandardsCommittee，局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层规范，对应OSI参考模型的下两层。LMSC执行委员会（ExecutiveCommittee）下设工作组（WorkingGroup）、研究组（StudyGroup）、技术顾问组（TechnicalAdvisoryGroup）。曾经设立的多个SG已经合并到WG中，目前活跃的WG和TAG如下：IEEE802简介目录海南大学信息学院•802.1：高层局域网协议HigherLayerLANProtocols•802.2：逻辑链路控制LogicalLinkControl•802.3：以太网Ethernet•802.4：令牌总线TokenBus•802.5：令牌环TokenRing•802.11：无线局域网WirelessLAN•802.15：无线个域网WirelessPersonalAreaNetwork•802.16：宽带无线接入BroadbandWirelessAccess•802.17：弹性分组环ResilientPacketRing•802.18：无线管制RadioRegulatoryTAG•802.19：共存CoexistenceTAG•802.20：移动宽带无线接入MobileBroadbandWirelessAccess(MBWA)•802.21：媒质无关切换MediaIndependentHandoffIEEE802简介目录海南大学信息学院•802.16PositioninNetworkDeploymentIEEE802.16目录海南大学信息学院目录海南大学信息学院目录海南大学信息学院目录海南大学信息学院目录海南大学信息学院无线城域网技术的形成•无线城域网技术是因宽带无线接入(BWA)的需求而来–802.11无线局域网不能很好适用于室外BWA应用（带宽、用户数、通信距离）–新的标准需要解决物理层环境（室外射频传输）和QoS的问题。•1999年，IEEE802局域网(LAN)/城域网(MAN)成立了802.16工作组来专门研究宽带无线接入标准。三个小组：–IEEE802.16.1负责制定频率范围在10~66GHz的无线接口标准–IEEE802.16.2负责制定宽带无线接入系统共存方面的标准–IEEE802.16.3负责制定频率范围在2~11GHz之间无线接口标准目录海南大学信息学院无线城域网技术的形成•802.16与802.11,802.15互补，填补了无线接入标准的空白。•2001年4月WiMAX（worldinteroperabilityformicrowaveaccess，世界微波接入互操作性）论坛成立，在全球范围内推广802.16协议。目录海南大学信息学院802.16标准简介•IEEE802.16：宽带无线MAN标准－WiMAX（BroadbandWirelessMANStandard-WiMAX）•IEEE802.16是为用户站点和核心网络（如：公共电话网和Internet）间提供通信路径而定义的无线服务。无线MAN技术也称之为WiMAX。这种无线宽带访问标准解决了城域网中“最后一英里”问题•根据是否支持移动特性，IEEE802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e、802.16e属于移动宽带无线接入空中接口标准目录海南大学信息学院•WirelessMetropolitanAreaNetwork(WMAN)–Last-mileapplicationsofwirelesstechnologyforbroadbandaccess–Point-to-multipointprotocol目录海南大学信息学院NetworkConfigurations•Integrationwith3Gand802.11Mobility目录海南大学信息学院NetworkConfigurations•Mobile/PortableBroadbandAccess(802.16e)目录海南大学信息学院•最终制定的802.16系列标准协议栈按照两层体系结构组织，主要对网络的低层，即MAC层和物理层进行了规范。•802.16系列协议中各协议的MAC层功能基本相同，差别主要体现在物理层上。物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传输率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的问题。目录海南大学信息学院5.2.2标准化进程标准号相对应的技术领域和频段状态空中接口标准802.1610~66GHz固定宽带无线接入系统空中接口2002.04发布802.16a2~11GHz固定宽带接入系统空中接口2003.04发布802.16c10~66GHz固定宽带接入系统的兼容性2002发布802.16d2~66GHz固定宽带接入系统空中接口(对802.16，802.16a，802.16c的修订)2004年6月在IEEE802委员会获得通过802.16e2~66GHz固定和移动宽带无线接入系统空中接口增加了移动机制2005年12月订定，针对802.16d的修正案，增加了移动机制802.16f固定宽带无线接入系统空中接口管理信息库(MIB)要求802.16g固定和移动宽带无线接入系统空中接口管理平面流程和服务要求共存问题标准802.16.21EEE局域网和城域网操作规程建议固定宽带无线接入系统的共存802.16.2a对802.16.2的修正一致性标准1802.16.1802.16一致性标准-第一部分：10~66GHz无线MAN-SC空中接口的协议实现一致性说明(PICS)形式1802.16.2802.16一致性标准-第二部分：10~66GHz无线MAN-SC空中接口的测试集结构和测试目的(TSS&TP)目录海南大学信息学院目录海南大学信息学院•IEEEStd802.16d（802.16-2004或称为FixWiMAX，目前仍广为使用）•2004年6月通过。这项标准使得之前的版本802.16-2001与其相关的802.16a、802.16c失效。IEEEStd802.16-2004阐述固定式系统的标准。•IEEE802.16e•（802.16-2005或称为MobileWiMAX，目前仍广为使用），2005年12月订定，是一项针对802.16d的修正案，此项修正案增加了移动机制。移动WiMAX标准，是一项对于固定式WiMax标准的改良，特别是在调变（modulationschemes）的部分。这项标准经由OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess)允许固定式与移动式的NonLineofSight(NLOS)应用。许多人认为，经由新的调变方式--ScalableOFDMA(SOFDMA)，802.16-2005将会使得旧式802.16-2004使用的OFDM-256显得过时并失效。重要版本演进目录海南大学信息学院•IEEE802.16m•IEEE802.16m被认为是准4G标准，又称MobileWiMAXRelease2或WirelessMAN-Advanced。能提供100Mbps以上的下行带宽。重要版本演进目录海南大学信息学院•电气电子工程师协会(IEEE)802.16a标准是一项无线城域网技术，用于将802.11热点连接到互联网，它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现最后一英里宽带接入。•特性：距离：最高31英里(50千米)。覆盖范围：更出色的非线性站点性能可显著提高运营商目标服务区域的覆盖范围。频率：2GHz到11GHz。频谱效率：高达5位/秒/Hz。每区段最大数据速率：每扇区高达70Mbps。每个基站最多6个扇区。802.16a标准目录海南大学信息学院•IEEE802.16e是移动宽带无线接入的标准，该标准后向兼容IEEE802.16d。无线接入技术的发展趋势是通过引入新的技术(OFDM、MIMO等)实现更高容量、更大覆盖并实现一定的移动性，与3G网络共存并互为补充。•特征：高速移动802.16e可以同时支持固定(16d)和移动(16e)无线接入，其移动速率目标为车速移动(通常认为可以达到120km/h)。宽带接入系统在不同的载波带宽和调制方式下可以获得不同的接入速率。IEEE802.16标准并未规定载波带宽，适用的载波带宽范围从1.75MHz到20MHz，其标称的最大带宽70Mbit/s是在特定条件下才能实现的城域覆盖范围802.16e的单基站覆盖范围在几km量级，应用于城域范围主要提供数据业务802.16e系统将接入基于IP协议的核心网，主要面向个人用户提供数据接入业务，也可以提供话音业务。802.16e标准目录海南大学信息学院•IEEE802.16d是所有标准中相对比较成熟并且最具实用性的一个版本。•属于固定宽带无线接入•IEEE802.16协议中定义了两种网络结构：–点到多点(PMP)结构：业务仅在基站和用户之间传递，从基站到用户称为下行链路，从用户到基站称为上行链路–网格(Mesh)结构：业务可以通过用户站转发。IEEE802.16d协议目录海南大学信息学院网络拓扑结构目录海南大学信息学院一个完整的802.16系统应包含的网络实体有：用户设备(UE)，用户站(SS)，基站(BS)，核心网CN)。802.16d规定了SS和BS功能以及它们之间的接口。802.16系统框架图目录海南大学信息学院•802.16dBS和SS协议模型–纵向：•数据/控制平面–数据平面：数据处理过程中各种具体的处理转发过程。–控制平面：控制和管理网络协议的运行。提供数据平面数据处理转发所必须的各种网络信息。•管理平面–提供给网络管理人员使用，支持、理解和执行管理人员对于网络设备的网络协议设置命令。目录海南大学信息学院–横向：•MAC层–特定服务汇聚子层（CS）：对来自外部网络的数据进行转换或映射，为了与各种不同的外部网络接口，定义了多种CS层规范–MAC公共部分子层：MAC层核心功能，如系统接入、带宽分配、连接建立、连接维护–安全子层：授权、安全密钥、加密•物理层：对MAC层PDU进行汇聚、编码、调制，最后形成无线帧，送入物理信道。802.16定义了四种物理层规范目录海南大学信息学院802.16d的协议栈模型目录海南大学信息学院•IEEE802.16的物理层既可以支持单载波又可以支持多载波。•基于单载波的物理层规范又分为WirelessMAN-SC和WirelessMAN-SCa两种。•WirelessMAN-SC的操作频段为10~66GHz，且为视距(LOS)操作；而WirelessMAN-SCa的操作频段低于11GHz，为非视距(NLOS)操作。•基于多载波的物理层规范则分为WirelessMAN-OFDM和WirelessMAN-OFDMA，两种规范均基于OFDM多载波技术，操作频段均低于11GHz。802.16的物理层目录海南大学信息学院IEEE802.16的物理层规范规范名称应用频段可选技术双工方式WirelessMAN-SC10~66GHzTDD，FDDWirelessMAN-SCa2~11GHzAAS，ARQ，STCTDD，FDDWirelessMAN-OFDM2~11GHzAAS，ARQ，Mesh，STCTDD，FDDWirelessMAN-OFDMA2~1lGHzAAS，ARQ，STCTDD，FDD目录海南大学信息学院WirelessMAN-SC•WirelessMAN-SC是基于单载波的物理层规范，支持时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两种双工模式，FDD模式下又支持全双工SS和半双工SS。•上行方向支持时分多址接入(TDMA)和按需分配多址接入(DAMA)相结合的多址方式。•上行信道划分为多个时隙(slot)或时隔(interval)．时隙与时隔由微时隙(minis