第5章-无线城域网要点课件.ppt
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1、1 1第第5章章 无线城域网无线城域网主讲主讲 林科林科2 2第第5章章 无线城域网无线城域网v5.1 5.1 无线城域网概况无线城域网概况无线城域网概况无线城域网概况v5.2 802.165.2 802.16协议体系协议体系协议体系协议体系v5.3 802.165.3 802.16的物理层的物理层的物理层的物理层v5.4 802.165.4 802.16的的的的MACMAC层层层层v5.5 MAC5.5 MAC层的链路自适应机制层的链路自适应机制层的链路自适应机制层的链路自适应机制v5.6 802.165.6 802.16系统的系统的系统的系统的QoSQoS架构架构架构架构v5.7 802.
2、165.7 802.16系统的移动性系统的移动性系统的移动性系统的移动性v5.8 WiMAX5.8 WiMAX与其他技术的比较与其他技术的比较与其他技术的比较与其他技术的比较3 35.1 无线城域网概况无线城域网概况5.1.1 5.1.1 无线城域网技术的形成无线城域网技术的形成无线城域网技术的形成无线城域网技术的形成v无线城域网技术是因宽带无线接入无线城域网技术是因宽带无线接入无线城域网技术是因宽带无线接入无线城域网技术是因宽带无线接入(BWA)(BWA)的需求而来的需求而来的需求而来的需求而来v19991999年,年,年,年,IEEE 802IEEE 802局域网局域网局域网局域网(LAN
3、)/(LAN)/城域网城域网城域网城域网(MAN)(MAN)成立了成立了成立了成立了802.16802.16工作组来专门研究宽带无线接入标准工作组来专门研究宽带无线接入标准工作组来专门研究宽带无线接入标准工作组来专门研究宽带无线接入标准vIEEE 802.16.1IEEE 802.16.1负责制定频率范围在负责制定频率范围在负责制定频率范围在负责制定频率范围在1066GHz1066GHz的无线接的无线接的无线接的无线接口标准口标准口标准口标准 vIEEE 802.16.2IEEE 802.16.2负责制定宽带无线接入系统共存方面的负责制定宽带无线接入系统共存方面的负责制定宽带无线接入系统共存方
4、面的负责制定宽带无线接入系统共存方面的标准标准标准标准vIEEE 802.16.3IEEE 802.16.3负责制定频率范围在负责制定频率范围在负责制定频率范围在负责制定频率范围在211GHz211GHz之间无线之间无线之间无线之间无线接口标准接口标准接口标准接口标准 vWiMAXWiMAX论坛成立,在全球范围内推广论坛成立,在全球范围内推广论坛成立,在全球范围内推广论坛成立,在全球范围内推广802.16802.16协议协议协议协议4 45.1.2 WiMAX5.1.2 WiMAX论坛论坛论坛论坛v在借鉴和学习在借鉴和学习在借鉴和学习在借鉴和学习WLANWLAN的的的的Wi-FiWi-Fi联盟
5、成功经验的基础上,联盟成功经验的基础上,联盟成功经验的基础上,联盟成功经验的基础上,20012001年年年年4 4月由业界领先的通信设备公司及器件公司共同月由业界领先的通信设备公司及器件公司共同月由业界领先的通信设备公司及器件公司共同月由业界领先的通信设备公司及器件公司共同成立世界微波接入互操作性论坛成立世界微波接入互操作性论坛成立世界微波接入互操作性论坛成立世界微波接入互操作性论坛WiMAX(Worldwide WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)Interoperability for Microwave Access
6、)。v该论坛旨在对基于该论坛旨在对基于该论坛旨在对基于该论坛旨在对基于IEEE802.16IEEE802.16标准和标准和标准和标准和ETSI HiperMANETSI HiperMAN标标标标准的宽带无线接入产品进行准的宽带无线接入产品进行准的宽带无线接入产品进行准的宽带无线接入产品进行一致性一致性一致性一致性和和和和互操作性认证互操作性认证互操作性认证互操作性认证。WiMAXWiMAX使用与使用与使用与使用与Wi-FiWi-Fi联盟推动无线局域网行业发展的相联盟推动无线局域网行业发展的相联盟推动无线局域网行业发展的相联盟推动无线局域网行业发展的相同方法进行定义和互操作性测试,加快符合同方法
7、进行定义和互操作性测试,加快符合同方法进行定义和互操作性测试,加快符合同方法进行定义和互操作性测试,加快符合IEEE 802.16IEEE 802.16技术标准的宽带无线接入设备的上市速度。技术标准的宽带无线接入设备的上市速度。技术标准的宽带无线接入设备的上市速度。技术标准的宽带无线接入设备的上市速度。5 55.1.3 WiMAX5.1.3 WiMAX系统的关键技术系统的关键技术系统的关键技术系统的关键技术vvOFDM/OFDMAOFDM/OFDMA技术技术技术技术该技术具有抗衰落、抗多径能力强,特别适合移动环境该技术具有抗衰落、抗多径能力强,特别适合移动环境该技术具有抗衰落、抗多径能力强,特
8、别适合移动环境该技术具有抗衰落、抗多径能力强,特别适合移动环境vv先进的多天线技术先进的多天线技术先进的多天线技术先进的多天线技术AASAAS空间分集技术和空间复用技术空间分集技术和空间复用技术空间分集技术和空间复用技术空间分集技术和空间复用技术vv链路自适应技术链路自适应技术链路自适应技术链路自适应技术ARQARQ和和和和HARQHARQvv面向连接的面向连接的面向连接的面向连接的MACMAC层协议及层协议及层协议及层协议及QoSQoS服务服务服务服务vv动态分配带宽技术动态分配带宽技术动态分配带宽技术动态分配带宽技术在在在在TDMA+OFDM/OFDMATDMA+OFDM/OFDMA多址方
9、式下工作多址方式下工作多址方式下工作多址方式下工作vv提供安全性保障提供安全性保障提供安全性保障提供安全性保障在在在在MACMAC层中定义了一个保密子层层中定义了一个保密子层层中定义了一个保密子层层中定义了一个保密子层 6 65.2 802.16协议体系协议体系5.2.1 5.2.1 概述概述概述概述vIEEE802.16IEEE802.16又称为又称为又称为又称为IEEE WMANIEEE WMAN空中接口标准,是空中接口标准,是空中接口标准,是空中接口标准,是适用于适用于适用于适用于266GHz266GHz频段的空中接口规范。频段的空中接口规范。频段的空中接口规范。频段的空中接口规范。v规
10、定的无线接入系统覆盖范围可达规定的无线接入系统覆盖范围可达规定的无线接入系统覆盖范围可达规定的无线接入系统覆盖范围可达50km50km,每个基站,每个基站,每个基站,每个基站提供的总数据速率最高可达提供的总数据速率最高可达提供的总数据速率最高可达提供的总数据速率最高可达280Mbps280Mbps。v符合符合符合符合802.16802.16标准的设备可以在标准的设备可以在标准的设备可以在标准的设备可以在“最后一公里最后一公里最后一公里最后一公里”宽带宽带宽带宽带接入领域替代接入领域替代接入领域替代接入领域替代Cable ModemCable Modem、xDSLxDSL和和和和T1/E1T1/
11、E1。v在用户终端和基站之间允许非视距的宽带连接。在用户终端和基站之间允许非视距的宽带连接。在用户终端和基站之间允许非视距的宽带连接。在用户终端和基站之间允许非视距的宽带连接。v一个基站可支持数百甚至上千个用户。一个基站可支持数百甚至上千个用户。一个基站可支持数百甚至上千个用户。一个基站可支持数百甚至上千个用户。7 75.2.1 5.2.1 概述概述概述概述v最终制定的最终制定的最终制定的最终制定的802.16802.16系列标准协议栈按照系列标准协议栈按照系列标准协议栈按照系列标准协议栈按照两层两层两层两层体系结体系结体系结体系结构组织,主要对构组织,主要对构组织,主要对构组织,主要对网络的
12、低层网络的低层网络的低层网络的低层,即,即,即,即MACMAC层层层层和和和和物理层物理层物理层物理层进进进进行了规范。行了规范。行了规范。行了规范。v主要包括:主要包括:主要包括:主要包括:MACMAC层,物理层,毫米波频率范围层,物理层,毫米波频率范围层,物理层,毫米波频率范围层,物理层,毫米波频率范围点对多点(点对多点(点对多点(点对多点(PMPPMP)拓扑结构)拓扑结构)拓扑结构)拓扑结构网格网(网格网(网格网(网格网(MeshMesh)拓扑结构)拓扑结构)拓扑结构)拓扑结构用户站(用户站(用户站(用户站(SSSS)和基站()和基站()和基站()和基站(BSBS)8 85.2.1 5.
13、2.1 概述概述概述概述MACMAC层层层层vIEEE802.16IEEE802.16实现了实现了实现了实现了OSIOSI模型中的数据链路层的大部模型中的数据链路层的大部模型中的数据链路层的大部模型中的数据链路层的大部分功能,从上到下包括:分功能,从上到下包括:分功能,从上到下包括:分功能,从上到下包括:会聚子层会聚子层会聚子层会聚子层:与业务相关,是与高层之间的接口,它基于:与业务相关,是与高层之间的接口,它基于:与业务相关,是与高层之间的接口,它基于:与业务相关,是与高层之间的接口,它基于ATMATM和分组,接收来自各个上层协议数据,空中接口为和分组,接收来自各个上层协议数据,空中接口为和
14、分组,接收来自各个上层协议数据,空中接口为和分组,接收来自各个上层协议数据,空中接口为每个终端的不同连接提供不同的每个终端的不同连接提供不同的每个终端的不同连接提供不同的每个终端的不同连接提供不同的QoSQoS支持。支持。支持。支持。公共部分子层公共部分子层公共部分子层公共部分子层:MACMAC层的核心,提供系统接入、带宽分层的核心,提供系统接入、带宽分层的核心,提供系统接入、带宽分层的核心,提供系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护配、连接建立和连接维护配、连接建立和连接维护配、连接建立和连接维护加密子层(安全子层)加密子层(安全子层)加密子层(安全子层)加密子层(安全子层):可选,用于提供
15、认证、密钥交:可选,用于提供认证、密钥交:可选,用于提供认证、密钥交:可选,用于提供认证、密钥交换和加解密处理。换和加解密处理。换和加解密处理。换和加解密处理。9 95.2.1 5.2.1 概述概述概述概述MACMAC层层层层vMACMAC层为各种应用层业务的实现提供了保证层为各种应用层业务的实现提供了保证层为各种应用层业务的实现提供了保证层为各种应用层业务的实现提供了保证v主要功能:主要功能:主要功能:主要功能:实现高层业务数据和各种信令的分段、打包实现高层业务数据和各种信令的分段、打包实现高层业务数据和各种信令的分段、打包实现高层业务数据和各种信令的分段、打包实现用户的接入过程实现用户的接
16、入过程实现用户的接入过程实现用户的接入过程实现对用户共享无线介质的控制实现对用户共享无线介质的控制实现对用户共享无线介质的控制实现对用户共享无线介质的控制根据业务需求合理动态地分配无线信道根据业务需求合理动态地分配无线信道根据业务需求合理动态地分配无线信道根据业务需求合理动态地分配无线信道对用户到基站提供按需分配的多路寻址和时分多对用户到基站提供按需分配的多路寻址和时分多对用户到基站提供按需分配的多路寻址和时分多对用户到基站提供按需分配的多路寻址和时分多址相结合的技术址相结合的技术址相结合的技术址相结合的技术适应恶劣的物理层环境(如雨衰、多径传播等)适应恶劣的物理层环境(如雨衰、多径传播等)适
17、应恶劣的物理层环境(如雨衰、多径传播等)适应恶劣的物理层环境(如雨衰、多径传播等)10105.2.1 5.2.1 概述概述概述概述物理层物理层物理层物理层v802.16802.16系列协议中各协议的系列协议中各协议的系列协议中各协议的系列协议中各协议的MACMAC层功能基本相同,层功能基本相同,层功能基本相同,层功能基本相同,差别主要体现在物理层上。差别主要体现在物理层上。差别主要体现在物理层上。差别主要体现在物理层上。v物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传输物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传输物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传输物理层协议主要解决与工作频率、带宽、数据传
18、输率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的率、调制方式、纠错技术以及收发信机同步有关的问题。问题。问题。问题。v物理层负责对物理层负责对物理层负责对物理层负责对MACMAC层的协议数据单元进行汇聚、编层的协议数据单元进行汇聚、编层的协议数据单元进行汇聚、编层的协议数据单元进行汇聚、编码、调制,最后形成无线帧,送入物理信道。码、调制,最后形成无线帧,送入物理信道。码、调制,最后形成无线帧,送入物理信道。码、调制,最后形成无线帧,送入物理信道。v802.16802.16支持时分双工(支持时分双工(支持时分双
19、工(支持时分双工(TDDTDD)和频分双工()和频分双工()和频分双工()和频分双工(FDDFDD)两种双工模式两种双工模式两种双工模式两种双工模式 。11115.2.1 5.2.1 概述概述概述概述物理层物理层物理层物理层v物理层特点物理层特点物理层特点物理层特点灵活的信道宽度灵活的信道宽度灵活的信道宽度灵活的信道宽度Reed-SolomonReed-Solomon码与卷积级联码的前向纠错码与卷积级联码的前向纠错码与卷积级联码的前向纠错码与卷积级联码的前向纠错自适应天线系统自适应天线系统自适应天线系统自适应天线系统 AASAAS:可改善通信距离,提高:可改善通信距离,提高:可改善通信距离,提
20、高:可改善通信距离,提高系统容量系统容量系统容量系统容量动态频率选择动态频率选择动态频率选择动态频率选择DFSDFS:可帮助减小干扰:可帮助减小干扰:可帮助减小干扰:可帮助减小干扰空时编码空时编码空时编码空时编码STCSTC:通过空间分集提高在衰落环境下:通过空间分集提高在衰落环境下:通过空间分集提高在衰落环境下:通过空间分集提高在衰落环境下的性能的性能的性能的性能12125.2.2 5.2.2 标准化进程(标准化进程(标准化进程(标准化进程(1 1)标准号标准号标准号标准号相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段状态状态状态状态空中空中空中空中
21、接口接口接口接口标准标准标准标准802.16-802.16-200120011066GHz1066GHz固定宽带无线接入系固定宽带无线接入系固定宽带无线接入系固定宽带无线接入系统空中接口,视距传输,速率统空中接口,视距传输,速率统空中接口,视距传输,速率统空中接口,视距传输,速率可达可达可达可达134Mbps134Mbps2002.42002.4802.16a802.16a211GHz211GHz固定宽带接入系统空固定宽带接入系统空固定宽带接入系统空固定宽带接入系统空中接口,非视距传输,速率可中接口,非视距传输,速率可中接口,非视距传输,速率可中接口,非视距传输,速率可达达达达70Mbps70
22、Mbps2003.12003.1802.16b802.16b211GHz211GHz固定宽带接入系统空固定宽带接入系统空固定宽带接入系统空固定宽带接入系统空中接口,解决在中接口,解决在中接口,解决在中接口,解决在5GHz5GHz上非授权上非授权上非授权上非授权应用问题应用问题应用问题应用问题2003.42003.413135.2.2 5.2.2 标准化进程(标准化进程(标准化进程(标准化进程(2 2)标准号标准号标准号标准号相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段状态状态状态状态空中空中空中空中接口接口接口接口标准标准标准标准802.16c802
23、.16c1066GHz1066GHz固定宽带接入系统的兼固定宽带接入系统的兼固定宽带接入系统的兼固定宽带接入系统的兼容性,解决系统互操作问题容性,解决系统互操作问题容性,解决系统互操作问题容性,解决系统互操作问题2002.122002.12802.16d802.16d266GHz266GHz固定宽带接入系统空中固定宽带接入系统空中固定宽带接入系统空中固定宽带接入系统空中接口接口接口接口(对对对对802.16802.16,802.16a802.16a,802.16c802.16c的修订的修订的修订的修订),WiMAXWiMAX的基础,支持的基础,支持的基础,支持的基础,支持高级天线系统高级天线系
24、统高级天线系统高级天线系统(MIMO)(MIMO)2004.52004.5802.16e802.16e26GHz26GHz固定和固定和固定和固定和移动移动移动移动宽带无线接入宽带无线接入宽带无线接入宽带无线接入系统空中接口管理信息库,扩展系统空中接口管理信息库,扩展系统空中接口管理信息库,扩展系统空中接口管理信息库,扩展后提供的移动服务,包括对时变后提供的移动服务,包括对时变后提供的移动服务,包括对时变后提供的移动服务,包括对时变传输环境的快速自适应传输环境的快速自适应传输环境的快速自适应传输环境的快速自适应2005200514145.2.2 5.2.2 标准化进程(标准化进程(标准化进程(标
25、准化进程(3 3)标准号标准号标准号标准号相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段相对应的技术领域和频段状态状态状态状态空中空中空中空中接口接口接口接口标准标准标准标准802.16f802.16f主要定义固定宽带无线接入系统主要定义固定宽带无线接入系统主要定义固定宽带无线接入系统主要定义固定宽带无线接入系统空中接口空中接口空中接口空中接口(MAC(MAC层和物理层层和物理层层和物理层层和物理层)的的的的管管管管理信息库理信息库理信息库理信息库(MIB)(MIB)及相关的管理流及相关的管理流及相关的管理流及相关的管理流程,扩展后能支持网状网要求的程,扩展后能支持网状网要
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