移动宽带无线接入新技术——IEEE802.20

作者:汪俊峰; 常永宇; 万屹
IEEE802.20是一种最新的移动宽带无线接入技术,它是移动性与峰值速率之间的完美结合 。
基于IEEE802.20的性能指标,分析了它在移动性、频谱效率、系统覆盖和系统架构等方面的优势,并着重讨论了该标准与其它无线宽带接入技术和移动通信技术之间的互补性与竞争性,最后介绍了其标准化的最新进展 。
传统的蜂窝移动通信系统可支持高的移动性,但数据传输速率低,难以应对高速下载和实时多媒体的应用 。而无线局域网(WLAN)等宽带无线接入系统,虽然拥有较高的数据传输速率,但其移动性能差,只能用于牧游式的无线接入 。IEEE802.20技术恰恰可以有效地解决移动性与传输速率相互矛盾的问题,使用户可以在高速移动中享受宽带接入带来的乐趣 。
IEEE802.20技术,即移动宽带无线接入(MBWA:MobileBroadbandWireless Access),也被称之为Mobile-Fi 。这个概念最初是由IEEE 802.16工作组于2002年3月提出的,并成立了相应的研究组,其目标是为了实现在高速移动环境下的高速率数据传输,以弥补IEEE 802.1x协议族在移动性上的劣势 。随后,由于在目标市场定位上的分歧,该研究组脱离IEEE 802.16工作组,并于同年9月宣告成立IEEE 802.20工作组 。目前,IEEE 802.20标准还处于制定阶段,其最初版本预计于2006年12月颁布 。
一、技术特性
IEEE802.20工作组的目标是制定一种适用于高速移动环境下的宽带无线接入系统的空中接口规范 。在技术的制定时间上,IEEE802.20远远晚于3G,因而可以充分发挥它的后发优势:在物理层技术上,以OFDM和MIMO为核心,充分挖掘时域、频域和空间域的资源,大大提高了系统的频谱效率;在设计理念上,基于分组数据的纯IP架构应对突发性数据业务的性能也优于现有的3G技术,与3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相当;另外,在实现、部署成本上也具有较大的优势 。
IEEE802.20的主要技术特性如下:全面支持实时和非实时业务,在空中接口中不存在电路域和分组域的区分;能保持持续的连通性;频率统一,可复用;支持小区间和扇区间的无缝切换,以及与其它无线技术(802.16、802.11等)间的切换;融入了对QoS的支持,与核心网级别的端到端QoS相一致;支持IPv4和IPv6等具有QoS保证的协议;支持内部状态快速转变的多种MAC协议状态;为上下行链路快速分配所需资源,并根据信道环境的变化自动选择最优的数据传输速率;提供终端与网络间的认证机制;与现有的蜂窝移动通信系统可以共存,降低网络部署成本;包含各个网络间的开放型接口 。
1.系统性能指标
表1和表2分别给出了IEEE802.20所提出的系统性能指标以及在不同场景下的频谱效率的指标 。
表1; IEEE802.20系统性能指标
表2; 不同场景下的频谱效率
从性能指标中,我们可以看出:
(1)在移动性上,802.20相比于802.16具有很大的优势——可支持的最高速率为250km/h,已经达到了传统移动通信技术(如2G和3G)的性能 。可见,它将是IEEE步入移动通信领域的基石 。
(2)在频谱效率上,802.20远远高于当前的主流移动技术 。举例来说,对于下行链路中的频谱效率,CDMA20001x最高为0.1bit/s/Hz/cell,EV-DO最高为0.5 bit/s/Hz/cell,而802.20却大于1 bit/s/Hz/cell 。因此,对于运营商来说802.20的到来是个福音——花相同价钱买来的频谱资源,却可以提供更高速率的接入服务 。这既是802.20自身强有力的“卖点”,更是移动通信技术发展的大势所趋 。
(3)对于非视距(NLOS)环境下的系统覆盖,802.20的单小区覆盖半径为15km,属于广域网技术;而802.16的单小区覆盖半径小于5km,属于城域网技术 。这说明802.20与802.16的目标市场不同,它们不存在直接的竞争 。直接与802.20形成竞争的是WCMDA等3G技术和HSDPA等3G演进技术 。

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