802.16无线城域网技术综述


在无线局域网(WLAN)势头正劲之际,最近又出现了无线城域网(MAN)技术 。与为无线局域网制定802.11标准一样,IEEE为无线城域网推出了802.16标准,同时业界也成立了类似WiFi联盟的WiMAX论坛 。无线城域网技术为何会紧跟WLAN之后出现?802.16是一个什么样的标准?WiMAX的使命又是什么?这些就是本文所关注的要点 。
一、IEEE 802.16标准
最早的IEEE 802.16标准是在2001年12月获得批准的,是针对10~66 GHz高频段视距(LOS)环境而制定的无线城域网标准 。但目前所说的802.16标准主要包括802.16a、802.16RevD和802.16e三个标准 。802.16a是为工作在2~11 GHz频段的非视距(NLOS)宽带固定接入系统而设计的,在2003年1月被IEEE批准通过;802.16RevD是802.16a的增强型,主要目的是支持室内用户驻地设备(CPE),预期将在2004年第三季度得到批准;802.16e是IEEE 802.16 a/d的进一步延伸,其目的是在已有标准中增加数据移动性,估计要到2005年下半年才能被批准 。
无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入(BWA)市场需求 。虽然多年来802.11x技术一直与许多其他专有技术一起被用于BWA,并获得很大成功,但是WLAN的总体设计及其提供的特点并不能很好地适用于室外的BWA应用 。当其用于室外时,在带宽和用户数方面将受到限制,同时还存在着通信距离等其他一些问题 。基于上述情况,IEEE决定制定一种新的、更复杂的全球标准,这个标准应能同时解决物理层环境(室外射频传输)和QoS两方面的问题,以满足BWA和“最后一英里”接入市场的需要 。有了这样一个全球标准,就能使通信公司和服务提供商通过建设新的无线城域网来为目前仍然缺少宽带服务的企业与住宅提供服务 。
符合802.16标准的设备可以在“最后一英里”宽带接入领域替代Cable Modem、DSL和T1/E1,也可以为802.11热点提供回传 。新标准规范了一个支持诸如话音和视像等低时延应用的协议,在用户终端和基站(BTS)之间答应非视距的宽带连接,一个基站可支持数百上千个用户,在可靠性和QoS方面提供电信级的性能 。总之,它充分考虑了为全世界通信公司和服务提供商设计一个可扩展、长距离、大容量“最后一英里”无线通信系统的需要,可支持一整套的服务,从而使服务提供商能够在降低设备成本和投资风险的同时提高系统性能和可靠性,有助于加速无线宽带设备向市场的投放以及“最后一英里”宽带在世界各地的部署 。BWA应用包括住宅宽带接入、用于SOHO和小企业的DSL级业务、用于企业的T1/E1级业务(所有这些不仅支持数据,而且还支持话音和视像),还包括用于热点的无线回传和蜂窝小区基站回传业务等,如图1所示 。
图1 802.16的BWA应用
802.16a、802.16RevD和802.16e这三个标准的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)是相同的 。目前它们所选定的物理层规范是256点FFT OFDM PHY(与ETSI NiperMAN相同) 。其他物理层规范将在今后市场需要时再制定 。
选用OFDM是由于它在保持高频谱效率、最大限度利用可用频谱的同时还具备支持非视距性能的能力 。在CDMA的情况下,为了保证处理增益能够克服干扰,射频带宽必须比数据吞吐量大许多 。这对低于11 GHz的宽带无线显然是不切实际的,因为假如数据速率高达70 Mbit/s,就需要射频带宽超过200 MHz才能提供相应的处理增益和非视距能力 。

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