3GWiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真畢業(yè)論文

《3GWiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《3GWiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真畢業(yè)論文（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 3G-WiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　

2、 　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所

3、呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描

4、等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) 1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） 2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等）

5、，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。 3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 4.文字、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 5.裝訂順序 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文

6、、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程 1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及

7、格 □ 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2

8、、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)

9、范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中

10、 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn) 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過(guò)程 1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及

11、格 □ 不及格 3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀

12、念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見(jiàn)： 系主任： （簽名） 年 月 日 目錄 目錄 II 摘要 IV ABSTRACT V 第一章 緒論 1 1.

13、1研究背景 1 1.2研究現(xiàn)狀 1 1.2.1 WiMAX的由來(lái) 1 1.2.2 WiMAX發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3論文結(jié)構(gòu) 3 第二章 WIMAX技術(shù)及分析 4 2.1 WiMAX的關(guān)鍵技術(shù) 4 2.1.1 WiMAX的物理技術(shù)特點(diǎn) 4 2.1.2 WiMAX物理層調(diào)制模式 5 2.2 幾種無(wú)線寬帶技術(shù)的介紹及分析 6 2.2.1 WiFi技術(shù)介紹 6 2.2.2 MESH-WiFi技術(shù)介紹 7 2.2.3 WiMAX技術(shù)與其他兩種技術(shù)比較 8 第三章 模擬搭建WIMAX組網(wǎng)模型 10 3.1 WiMAX的組網(wǎng)技術(shù) 10 3.1.1頻率復(fù)用 10 3.1.2認(rèn)證計(jì)

14、費(fèi) 11 3.1.3 移動(dòng)性管理 11 3.2 WiMAX的組網(wǎng)方案 11 3.2.1 應(yīng)用模式的選擇 12 3.2.2 無(wú)線信道模型選擇 15 3.2.3 覆蓋規(guī)劃 18 3.2.4 設(shè)備介紹及調(diào)試 23 3.3 本章內(nèi)容小結(jié) 25 第四章 WIMAX技術(shù)仿真 27 4.1網(wǎng)絡(luò)仿真方法與流程 27 4.1.1準(zhǔn)備階段 27 4.1.2模型設(shè)計(jì)階段 27 4.1.3網(wǎng)絡(luò)仿真階段 28 4.1.4仿真結(jié)果分析階段 28 4.2軟件選擇及介紹 28 4.2.1仿真軟件選擇 28 4.2.2仿真軟件OPNET介紹 29 4.3 基于OPNET的WiMAX網(wǎng)絡(luò)仿真 3

15、0 4.3.1工程仿真 30 4.3.2 仿真結(jié)果及分析 32 第五章 總結(jié) 36 5.1工作總結(jié) 36 5.2 展望 36 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 摘要 近年來(lái)，無(wú)線寬帶技術(shù)蓬勃發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線寬帶網(wǎng)的建設(shè)也開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段。許多國(guó)家均在政府支持和電信制造商、運(yùn)營(yíng)商的積極投入下，研究和建設(shè)各種不同類型的無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)。這當(dāng)中，基于WiMAX技術(shù)的無(wú)線寬帶網(wǎng)由于傳輸速度快、覆蓋范圍廣、抗擾能力強(qiáng)、靈活易部署的優(yōu)點(diǎn)成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 本文

16、中第一章明確了WiMAX概念和它的發(fā)展現(xiàn)狀；第二章介紹了WiMAX的關(guān)鍵技術(shù)，并通過(guò)對(duì)比WiMAX、MESH-WiFi和WiFi得出了WiMAX優(yōu)勢(shì)；第三章是介紹WiMAX組網(wǎng)要點(diǎn)，結(jié)合中南大學(xué)實(shí)際情況提出一系列具體方案；第四章是基于OPNET軟件,對(duì)WiMAX工程技術(shù)進(jìn)行仿真，完成了中南大學(xué)校園無(wú)線接入的仿真模型，并對(duì)得出的結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單分析；第五章是對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，展望了WiMAX技術(shù)在下一步可以進(jìn)行的工作和改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：WiMAX，無(wú)線寬帶技術(shù)，OPNET仿真軟件，IEEE 標(biāo)準(zhǔn) ABSTRACT

17、The wireless broadband technology has developed energetically in recent years.With the progress of technology,wireless broadband net construction is going into high speed development.Many countries are constructing diffe -rent types of wireless broadband net based on government support,telecom opera

18、tors and manufacturers getting into the market.Because of its high speed transmission,wide cover range, good capacity of resisting disturbance,flexi -ble disposition,the wireless broadband net based on WiMAX became a hot spot in the studying field. Chapter one introduced the concept and development

19、 status of WiMAX. Then followed by Chapter two,the introduction of key technologies for WiMAX by comparing the advantages and disadvantages with other wireless broadband access techniques such as WiFi and MESH WiFi. Chapter three specified the WiMAX network main elements.Combined with the actual sit

20、uation in Central South University I put forward a series of specific programs. In Chapter four,I finished the simulation model of CSU campus wireless access based on the OPNET software and WiMax simulation engineering technology, and draw a simple analysis of the structure.Chapter five summerized t

21、he whole paper, and set forth the development and improve of WiMax technology in the future. Key Words: WiMAX, Wireless broadband technology, OPNET, IEEE standards X 3G-WiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真　　　　　　　　　　　　　　　　　 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1研究背景 隨著個(gè)人通信需求的迅猛增長(zhǎng)，人們對(duì)通信業(yè)務(wù)的接入能力及服務(wù)水平提出了

22、更高的要求，促使網(wǎng)絡(luò)由低速向高速、由窄帶向?qū)拵А⒂捎芯€到無(wú)線方向迅猛發(fā)展。今年中國(guó)3個(gè)3G牌照的發(fā)放，使得中國(guó)通信業(yè)進(jìn)入下一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。3G無(wú)線蜂窩系統(tǒng)的提出帶給人們更大的系統(tǒng)容量和高速率、多速率數(shù)據(jù)傳輸。提供除語(yǔ)音和數(shù)據(jù)之外的高達(dá)2 Mbitps的高質(zhì)量活動(dòng)圖像。3G無(wú)線蜂窩系統(tǒng)的目標(biāo)則是提供比目前2G/3G無(wú)線蜂窩系統(tǒng)更高的傳輸速率。能夠提供多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如交互多媒體業(yè)務(wù)，基于IP的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)游戲和視頻會(huì)議等等。 另外無(wú)線寬帶網(wǎng)也引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，該網(wǎng)絡(luò)采用了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及視頻業(yè)務(wù)。憑借其建設(shè)速度快、運(yùn)營(yíng)成本低、擴(kuò)展能力強(qiáng)，靈活性高等特點(diǎn)，無(wú)線寬帶網(wǎng)

23、逐漸受到運(yùn)營(yíng)商的青睞。作為無(wú)線寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的排頭兵，WiFi從誕生伊始就引起了不小的轟動(dòng)，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。然而，最近幾年WiMAX技術(shù)又在該領(lǐng)域內(nèi)掀起了一股熱潮，眾多設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商紛紛投入其中，也成立了類似WiFi的WiMAX聯(lián)盟推廣該項(xiàng)技術(shù)。經(jīng)過(guò)這幾年的快速發(fā)展，WiMAX技術(shù)漸漸走向成熟，并且已經(jīng)成為3G四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之一。與WiFi 技術(shù)相比，WiMAX技術(shù)具有覆蓋范圍大、傳輸速率高、部署速度快等優(yōu)點(diǎn)。2006年，世界上已經(jīng)有八個(gè)國(guó)家將WiMAX投入商用。正因?yàn)橛腥绱酥匾默F(xiàn)實(shí)意義，基于WiMAX的無(wú)線寬帶網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 于正在蓬勃發(fā)展的中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)而

24、言，WiMAX技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，如何充分發(fā)揮WiMAX的特點(diǎn)，并結(jié)合中國(guó)由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，更好地發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，為用戶提供更加便捷和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)如何盡量減少WiMAX技術(shù)對(duì)中國(guó)現(xiàn)有和將來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)電信業(yè)務(wù)的沖擊，其意義格外重要。 1.2研究現(xiàn)狀 1.2.1 WiMAX的由來(lái) WiMAX的全名是微波接入全球互操作性認(rèn)證(Worldwide Interoperabiliy tfor Microwave Access)[1]。它是一種新興的無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)，是一種具有更高速率、更大覆蓋率以及具有移動(dòng)性的無(wú)線寬帶接入方式，能夠?yàn)橛脩籼峁┥习僬椎膫?/p>

25、輸速率。WiMAX一詞來(lái)源于WiMAX論壇。WiMAX論壇是在IEEE工作組發(fā)布802.16系列標(biāo)準(zhǔn)后，由業(yè)界領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商、通信部件和設(shè)備公司于2001年6月成立的非營(yíng)利性組織，它旨在推進(jìn)IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)和基于該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備間的兼容性和互操作性。該論壇對(duì)于無(wú)線城域網(wǎng)的作用與WiFi聯(lián)盟在推進(jìn)IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)起到的作用類似。正因于此，如同WiFi是IEEE802.11的同義詞一樣，WiMAX也成為了IEEE802.16的代名詞，本文也將IEEE802.11的同義詞一樣，WiMAX也成為了IEEE802.16的代名詞，本文也將以它作為802.16的代名詞。

26、WiMAX技術(shù)可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式， 來(lái)提供最后一公里的無(wú)線寬帶接入。它可以提供固定、便攜、移動(dòng)三種形式的無(wú)線寬帶連接，并最終達(dá)到能夠在不需要直接視距基站的情況下提供移動(dòng)無(wú)線寬帶連接[2]。因此在不到六年的時(shí)間里，WiMAX從默默無(wú)聞變?yōu)槿虿毮?，關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的研究成為通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)?，F(xiàn)在WiMAX論壇成員超過(guò)350家公司，包括了英特爾、諾基亞、英國(guó)電信、朗訊、西門子和三星等知名企業(yè)，我國(guó)的華為、中興等公司也是WiMAX論壇中的重要成員。 1.2.2 WiMAX發(fā)展現(xiàn)狀 在眾多的寬帶無(wú)線接入(BWA，Broadband Wireless Access)技術(shù)中，

27、WiMAX以其獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的高速接入能力成為了業(yè)界追捧的寵兒。高數(shù)據(jù)率、高移動(dòng)性，寬帶實(shí)現(xiàn)全球覆蓋、實(shí)現(xiàn)對(duì)等的文件傳輸和其他應(yīng)用，同時(shí)我們可以利用這種寬帶技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其他多種多樣的應(yīng)用。另外一點(diǎn)在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，使用的方式是寬帶的接入，各種各樣的用戶都可以同時(shí)進(jìn)行接入。正是由于這些優(yōu)勢(shì)使得WiMAX引起整個(gè)業(yè)界的關(guān)注。 IEEE802.16工作組是為制定無(wú)線城域網(wǎng)(Wireless MAN)標(biāo)準(zhǔn)成立的，該工作組自1999年成立后，主要負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)工作在2-66 GHz頻帶的無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口物理層 (PHY)和媒質(zhì)接入控制層 (MAC)規(guī)范，同時(shí)還開(kāi)發(fā)與空中接口協(xié)議相關(guān)的一致性測(cè)試以及不同無(wú)線接入系

28、統(tǒng)之間共存的規(guī)范，涉及 MMDS(Microwave Multipoint Distribution Systems,微波多點(diǎn)業(yè)務(wù)分布系統(tǒng))、LMDS(Local Multipoint Distribution Systems，本地多點(diǎn)業(yè)務(wù)分布系統(tǒng))等技術(shù)[3]。它由三個(gè)工作小組組成，每個(gè)工作小組分別負(fù)責(zé)不同的方向：IEEE802.16.1負(fù)責(zé)制定頻率為10-66GHz的無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.16.2負(fù)責(zé)制定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)共存方面的標(biāo)準(zhǔn)； IEEE802.16.3負(fù)責(zé)制定頻率在2GHz-1OGHz之間獲得頻率使用許可權(quán)可應(yīng)用的無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)。 以下是IEEE802.16工作

29、組制定的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[1] [2] [5]： （1）IEEE802.16:固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于 1O GHz-66 GHz視距傳輸，2001年12月發(fā)布。 （2）IEEE802.16a:固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于2 GHz-11 GHz非視距傳輸，2003年1月發(fā)布。 （3）IEEE802.16d:固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) (2 GHz-66 GHz), 主要是對(duì)802.16/802.16a的修訂。2004年6月在IEEE802委員會(huì)獲得通過(guò)，以 802.16-2004名稱發(fā)布。IEEE802.16d可以應(yīng)用于2 GHz-lO GHz非視距 (N

30、LOS) 傳輸和1O GHz-66 GHz視距 (LOS)傳輸。 （4）IEEE802.16e:支持固定和移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)，工作在2 GHz-6 GHz適用于移動(dòng)性的許可頻段，可支持用戶站以車輛速度移動(dòng)，已經(jīng)于2005年12月完成，以802.16e-2005名稱發(fā)布。802.16e的目標(biāo)是能夠向上兼容802.16d，因此它的標(biāo)準(zhǔn)化工作基本上是在802.16d的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。802.16e目前定位的目標(biāo)速率為車速，一般可以支持120 km/h的移動(dòng)速度。802.16e目標(biāo)帶寬可以高達(dá)70 Mb/s.該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了支持基站或扇區(qū)間高層切換的功能。 表1.1 IEEE802

31、.16工作組制定的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的比較 標(biāo)準(zhǔn) 802.16 802.16a 802.16d 802.16e 發(fā)布時(shí)間 2001年12月 2003年1月 2004年6月 2005年12月 使用頻段 10 GHz-66 GHz 2 GHz-11 GHz 2 GHz-66 GHz 2 GHz-6 GHz 信道條件 視距 非視距 視距+非視距 視距+非視距 固定/移動(dòng) 固定 固定 固定 固定+移動(dòng) 覆蓋的技術(shù) 領(lǐng)域 固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 支持固定和移動(dòng)性寬帶無(wú)線接入系

32、統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn) 信道帶寬 25/28 MHz 1.25-20 MHz 1.25-20 MHz 1.25-20 MHz 傳輸速率 32-134 Mbps (以29MHz為載波帶寬) 在20MHz信道上提供約75Mbps的速率 在20MHz信道上提供約75Mbps的速率 在5MHz信道上提供約20Mbps的速率 1.3論文結(jié)構(gòu) 本文先是介紹了WiMAX的基本情況，比如說(shuō)是研究背景，WiMAX的發(fā)展現(xiàn)狀等相關(guān)內(nèi)容。第二章主要是介紹WiMAX的關(guān)鍵技術(shù)，再介紹與WiMAX相關(guān)的幾種技術(shù)比如說(shuō)WiFi和MESH-WiFi，再比較它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。第三章主要是介紹的是WiMA

33、X的組網(wǎng)技術(shù)，再結(jié)合中南大學(xué)鐵道校區(qū)的實(shí)際情況給出一個(gè)工程方案。第四章主要是運(yùn)用通信仿真軟件OPNET的對(duì)WiMAX進(jìn)行工程仿真，得出結(jié)果后進(jìn)行相關(guān)分析。第五章是總結(jié)內(nèi)容，得出WiMAX工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（和摘要重復(fù)了,是不是另外寫或不要此段內(nèi)容） 40 3G-WiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真　　　　　　　　　　　　　　第二章 WiMAX技術(shù)及分析 第二章 WiMAX技術(shù)及分析 2.1 WiMAX的關(guān)鍵技術(shù) 2.1.1 WiMAX的物理技術(shù)特點(diǎn) 物理層的主要工作是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)，編碼/解碼，使之變成適合無(wú)線鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。物理層由傳輸匯聚子層 (TCL)和物理媒質(zhì)依賴子層(

34、PMD)組成，通常說(shuō)的物理層主要是指PMD。 目前最通用的IEEE 802.16d(802.16-2004)標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段定義分為兩段：2 GHz-11GHz(用于非視距傳輸)和1O GHz-66 GHz(用于視距傳輸)。802.16e　(802.16e-2005)標(biāo)準(zhǔn)為了確保移動(dòng)性，工作頻段定義為2-6 GHz。WiMAX組織正在各個(gè)國(guó)家尋求較低的頻段。根據(jù)各個(gè)國(guó)家頻率規(guī)劃的不同，目前WiMAX選定了首先對(duì)工作于2.4 GHz頻段、3.5 GHz頻段、5.8 GHz頻段這三個(gè)頻段的 802.16d設(shè)備進(jìn)行一致性和互操作性測(cè)試，現(xiàn)已完成并商業(yè)化。選擇這幾個(gè)頻段先做側(cè)試是因?yàn)?.4

35、GHz、3.5 GHz、5.8 GHz是運(yùn)營(yíng)商比較愿意采納的頻段。其中按照國(guó)際慣例，2.4 GHz和5.8 GHz是免授權(quán)頻段;而3.5GHz是需要授權(quán)的。 WiMAX系統(tǒng)支持TDD(時(shí)分雙工)和FDD(頻分雙工)兩種復(fù)用技術(shù)，在IEEE802.16d中，還規(guī)定了用戶站可以采用半雙工頻分雙工 (H-FDD)方式，這樣就降低了終端收發(fā)器的要求，從而降低了終端成本。為了更好地使用帶寬，兩種模式下都采用突發(fā)(Burst)格式發(fā)送，支持自適應(yīng)的突發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在每一幀中，基站和各個(gè)客戶端可以根據(jù)需要靈活地改變突發(fā)的類型，從而選取適當(dāng)?shù)陌l(fā)射參數(shù)，如調(diào)制方式、編碼類型等。 WiMAX能夠提供

36、高于3 bit/second/Hz的數(shù)據(jù)傳輸速率，IEEE802.16并未規(guī)定具體的載波帶寬，系統(tǒng)可以采用從1.25MHz-20MHz之間的帶寬?？紤]各個(gè)國(guó)家己有固定無(wú)線接入系統(tǒng)的載波帶寬劃分且各自不統(tǒng)一，IEEE802.16d規(guī)定了幾個(gè)系列:1.25 MHz的倍數(shù),1.75 MHz的倍數(shù)。1.25 MHz系列包括1.25/2.515/10/20 MHz等:1.75 MHz系列包括1.75/3.5/7/14 MHz等。對(duì)于10-66 GHz的非視距固定無(wú)線接入系統(tǒng)，還可以采用28 MHz載波帶寬，提供更高的接入速率。 WiMAX采用自適應(yīng)調(diào)制、編碼技術(shù)，支持BPSK、QPSK、16

37、QAM和64QAM多種調(diào)制技術(shù)。在信道編碼糾錯(cuò)方面，IEEE802.16d采用了截短的RS編碼和卷積碼級(jí)連的糾錯(cuò)編碼，并且還支持分組Turbo碼、卷積Turbo碼。它可以根據(jù)不同的調(diào)制方式和糾錯(cuò)編碼方法組合成多種發(fā)送方案，系統(tǒng)可以根據(jù)信道狀況的好壞以及傳輸?shù)男枨螅x擇一個(gè)合適的傳輸方案。信道質(zhì)量好的時(shí)候，選擇傳輸速率比較高的調(diào)制方式；反之，則選擇抗干擾能力比較強(qiáng)但是傳輸速率比較低的調(diào)制方式。比如說(shuō)，當(dāng)信道狀態(tài)差時(shí)，可以選擇例如QPSK低階的調(diào)制方式，當(dāng)信道狀況好時(shí)，可以選擇例如64QAM高階的調(diào)制方式。自適應(yīng)調(diào)制給無(wú)線傳輸系統(tǒng)帶來(lái)了很好的抗衰落性能。 為了增加系統(tǒng)容量、擴(kuò)大履蓋范圍

38、以及提高系統(tǒng)的可靠性，IEEE802.16d支持多種多天線技術(shù)比如空時(shí)編碼(Space-Time Coding,STC)，自適應(yīng)天線系統(tǒng)(Adaptive Antenna System,AAS)和多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple- Output,MIMO)系統(tǒng)。MIMO技術(shù)就是在BS(Base Station，基站)和SS(Subscriber Station，用戶站)端使用多根天線，能夠大幅度的增加信道的容量、覆蓋范圍和頻譜的利用率。AAS可以描述為一種波束成形技術(shù)。BS使用天線陣列增加目標(biāo) SS的增益，同時(shí)減少其他SS或者干擾源的干擾。AAS技術(shù)使用SDMA方法

39、，得空間上分開(kāi)的多個(gè)SS能在同一時(shí)間使用相同子信道。通過(guò)使用波束成形，BS能夠?qū)⑿盘?hào)導(dǎo)向到不同SS，也能區(qū)分同一時(shí)刻來(lái)自不同SS的信號(hào)。 STC和MIMO屬于同一類技術(shù)，在發(fā)送端不需要知道信道信息，而AAS在發(fā)送端需要知道信道信息。廣義上來(lái)說(shuō)，STC使用多根天線發(fā)送、單根天線接收，應(yīng)該也屬于MIMO技術(shù)中的一種。 使用多天線技術(shù)會(huì)帶來(lái)以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： ?陣列增益：使用多天線后增加了信號(hào)的相干性，從而獲得了陣列增益； ?分集增益：這是通過(guò)利用多徑來(lái)獲得的，當(dāng)任何一徑性能變壞時(shí)，就不會(huì)影響系統(tǒng)的性能。在無(wú)線衰落信道里，這個(gè)可以增加接收信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)定性從而提

40、高性能。分集增益可以在空間(天線)、時(shí)域 (時(shí)間)或者頻域 (頻率)各個(gè)維度上獲得； ?共信道干擾消除(CCIR)：通過(guò)干擾的不同信道響應(yīng)，從而消除共信道的干擾信號(hào)。 多天線技術(shù)和OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）技術(shù)結(jié)合使用能夠大幅度地提高覆蓋范圍和容量。 2.1.2 WiMAX物理層調(diào)制模式 最早發(fā)布的IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)中使用單載波(Single-Carrier,SC)調(diào)制模式，因此將其稱為“WirelessMAN-SC”。而后續(xù)頒布的802.16a和802.16d標(biāo)準(zhǔn)除了

41、支持單載波方式外，還增加了以下三種載波調(diào)制方式：(1)改進(jìn)型單載波方式：基于WirelessMAN-SＣ單載波方式，但工作在支持非視距傳輸?shù)?1GHz以下頻段，稱為“WirelessMAN-Sca”；(2)256載波正交頻分多路復(fù)用(OFDM)方式: 這種方式采用頻率上等間隔的256個(gè)正交子載波進(jìn)行調(diào)制，充分發(fā)揮了OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有抗多徑衰落、抗時(shí)延擴(kuò)展的能力，可滿足大部分應(yīng)用需求，稱為”“Wireless MAN-OFDM”；(3)2048載波正交頻分多址接入(OFDMA)方式: 這種方式引入頻域多址接入，將頻帶劃分為多個(gè)子信道，各子信道之間依次正交排列并根據(jù)信道特性分配給不同用戶，實(shí)

42、現(xiàn)多用戶信號(hào)傳輸復(fù)用和接入，可支持某些特定的多對(duì)象通信應(yīng)用，稱為“Wireless MAN-OFDMA”。 WiMAX的主要優(yōu)點(diǎn)如傳輸速率快，抗干擾能力強(qiáng)都是因?yàn)椴扇×薕FDM技術(shù)[８]。 正交頻分復(fù)用(OFDM)實(shí)際上是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。正交是指各個(gè)載波的信號(hào)頻譜是正交的，OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個(gè)基本振蕩頻率的整數(shù)倍。 OFDM技術(shù)的基本思想就是在頻域內(nèi)將所給信道分成許多正交子信道，在每一個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣盡管總的信道并非平坦的，也就是說(shuō)，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，并且在每個(gè)信道上進(jìn)行的是窄帶傳

43、輸，信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此可以大大消除符號(hào)間干擾。 OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址）和OFDM的最根本的區(qū)別在于前者在上行和下行均支持子信道化，后者僅在上行方向支持子信道化。 OFDM和OFDMA頻譜利用率高，而且在抵抗多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落和窄帶干擾上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是與單載波相比，OFDM和OFDMA技術(shù)也有缺點(diǎn)，最主要的是它對(duì)載波頻率偏移比較敏感，相對(duì)于子載波間隔來(lái)說(shuō)很小的載波頻偏就會(huì)引起系統(tǒng)性能的大幅下降。 2.2 幾種無(wú)線寬帶技術(shù)的介紹及分析 到目前為止，世界

44、上的無(wú)線城市建設(shè)所采用的技術(shù)主要有三種，分別是WiFi、MESH-WiFi以及WiMAX。這三種技術(shù)有著不同的技術(shù)特點(diǎn)，適用的范圍也不盡相同。 2.2.1 WiFi技術(shù)介紹 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)在1997年由IEEE 802.112作組提出，該標(biāo)準(zhǔn)提供了三個(gè)物理層規(guī)范，包括2.4GHz ISM免費(fèi)頻段中的紅外線、1-2Mbps跳頻技術(shù) (Frequency-Hopping Spread Spectrum,FHSS)和1-2 Mbps直接序列擴(kuò)頻技術(shù)(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)，主要用來(lái)解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無(wú)線接入

45、，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達(dá)到2 Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，因此，IEEE 于 1999年又新推出了兩個(gè)版本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.11a和IEEE 802.llb。除原IEEE 802.11的內(nèi)容之外，增加了基于SNMP協(xié)議的管理信息庫(kù)(MIB)以取代原OSI協(xié)議的管理信息庫(kù)，同時(shí)也擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度。 IEEE 802.11b使用開(kāi)放的2.4 GHz頻率，采用直接序列擴(kuò)頻和補(bǔ)償編碼鍵控 (Complementary CodeKeying,CCK)的調(diào)制方式，室內(nèi)傳輸距離可以支持100m, 傳輸速率可以達(dá)到11 Mbps，可以兼

46、容802.11。 IEEE 802.11a工作頻段為5GHz頻段，物理層也采用OFDM技術(shù)，大大提升無(wú)線局域網(wǎng)的速度和整體信號(hào)質(zhì)量，傳輸速率可達(dá)54 Mbps。由于802.11a技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高，抗千擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能滿足高密度數(shù)據(jù)傳輸用戶的需要。 由于IEEE 802.11a和IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)之間互不兼容，為了解決這個(gè)問(wèn)題， IEEE又于2001年11月發(fā)布了IEEE802.１1g協(xié)議，工作頻段為2.4GHz,規(guī)定的調(diào)制方法有兩種，包括802.11a中采用的OFDM與802.11b中采用的CCK。通過(guò)規(guī)定兩種調(diào)制方式，既達(dá)到了用2.4GHz頻段實(shí)現(xiàn)I

47、EEE802.lla水平的數(shù)據(jù)傳輸速度，也確保了和IEEE802.11b產(chǎn)品的兼容，工作距離為80-100米 (室內(nèi))，所以現(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)無(wú)線網(wǎng)卡都支持IEEE 802.11g。 2.2.2 MESH-WiFi技術(shù)介紹 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異，各種新技術(shù)層出不窮，而MESH-WiFi就是基于IEEE 802.11技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，它的全名是Wireless Mesh Network，又稱無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)。無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)引入了對(duì)等網(wǎng)狀拓?fù)涞母拍?，可?shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信，核心指導(dǎo)思想是讓網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)。這個(gè)概念解決了當(dāng)今面臨的許多部署問(wèn)題，比如進(jìn)行廣泛的以太網(wǎng)布線，支持新的

48、部署模式等。傳統(tǒng)的WLAN一直存在的可伸縮性低和健壯性差等諸多問(wèn)題由此迎刃而解。無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，代 表著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的又一大跨越，有極為廣闊的應(yīng)用前景。 無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)(WMN)由網(wǎng)狀路由器節(jié)點(diǎn)和客戶機(jī)節(jié)點(diǎn)組成，其中的網(wǎng)狀路由器節(jié)點(diǎn)組成了無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)骨干，其移動(dòng)性很小。它們一起為無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)和其它常規(guī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的客戶機(jī)節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入。WMN技術(shù)結(jié)合了中心式控制的蜂窩網(wǎng)與分布式控制的無(wú)線自組織網(wǎng)(Adhoc)的優(yōu)點(diǎn)，可有效克服這兩種技術(shù)的缺陷并顯著提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能，已經(jīng)成為下一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)之一。WMN可為無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、局域網(wǎng)、校園網(wǎng)、城域網(wǎng)的一系列應(yīng)用提供高速無(wú)線寬帶接入

49、服務(wù)。 無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)也稱為“多跳 (multi-hop)”網(wǎng)絡(luò)，它是一種與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在傳統(tǒng)的WLAN中，每個(gè)客戶端均通過(guò)一條與AP相連的無(wú)線鏈路來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，用戶如果要進(jìn)行相互通信的話，必須首先訪問(wèn)一個(gè)固定的AP，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。而在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于:如果最近的AP由于流量過(guò)大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，那么?shù)據(jù)可以自動(dòng)重新路由到一個(gè)通信流量較小的鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，繼續(xù)路由到

50、與之最近的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。這樣的訪問(wèn)方式就是多跳訪問(wèn)。 與傳統(tǒng)的交換式網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)去掉了節(jié)點(diǎn)之間的布線需求，但仍具有分布式網(wǎng)絡(luò)所提供的冗余機(jī)制和重新路由功能。在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)里，如果要添加新的設(shè)備，只需要簡(jiǎn)單地接上電源就可以了，它可以自動(dòng)進(jìn)行自我配置，并確定最佳的多跳傳輸路徑。添加或移動(dòng)設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓?，并自?dòng)調(diào)整通信路由，以獲取最有效的傳輸路徑。 2.2.3 WiMAX技術(shù)與其他兩種技術(shù)比較 WiMAX與WiFi最大的區(qū)別是覆蓋半徑的長(zhǎng)短[7]。WiMAX的基站覆蓋半徑可達(dá)到6000m到8000m，與之相比的是WiFi覆蓋的半徑只有

51、50m到100m，可見(jiàn)WiMAX的覆蓋范圍更廣。WiFi在MAC層采用的是CSMA/CA(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免)協(xié)議，比較適合突發(fā)性較大的業(yè)務(wù)如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以提供較短的響應(yīng)時(shí)間，但也使得WiFi不能象WMAX那樣具備帶寬動(dòng)態(tài)分配的能力，而且如果一個(gè)WLAN內(nèi)有一個(gè)傳輸速率較慢的客戶端，會(huì)使整個(gè)局域網(wǎng)的傳輸效率明顯下降。從系統(tǒng)容量上看，WMAX也有顯著的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)WMAX基站可以同時(shí)接入數(shù)百個(gè)用戶站。同時(shí)，WiMAX可為同一用戶站提供多個(gè)業(yè)務(wù)流的傳輸能力。 MESH-WiFi（無(wú)線網(wǎng)狀物）與WiMAX相比，多了AP接入和覆蓋半徑的差別。MESH-WiFi網(wǎng)絡(luò)中AP相當(dāng)于路由功能，但在Wi

52、MAX中已經(jīng)不需要AP，也是因?yàn)閃iMAX得覆蓋范圍更廣，不需要AP作為中繼功能。MESH-WiFi因?yàn)槭腔?02.11的無(wú)線網(wǎng)狀物，所以擁有著WiFi相對(duì)的功能結(jié)構(gòu)。 總之,與 WiFi、MESH-WiFi相比，WiMAX具有覆蓋范圍更寬、頻段適應(yīng)面更廣、 伸縮性更強(qiáng)、QoS和安全性能更高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。WiFi、MESH-WiFI是基于無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)標(biāo)準(zhǔn) ,主要用于室內(nèi)、辦公室或熱點(diǎn)地區(qū)的近距離分布式的 Internet / Intranet接入；WiMAX是基于無(wú)線城域網(wǎng) (WMAN)標(biāo)準(zhǔn) ,主要用于固定和低速移動(dòng)下的高速數(shù)據(jù)接入服務(wù)。 表2.1 WiMAX、WIFI、

53、MESH-WIFI的比較 WiMAX WiFi MESH-WiFI 典型覆蓋距離（km） 30-50（視距） 4 -10（非視距） 01 01 最大下行速率（Mbit/s） 75 54 108 最大上行速率（Mbit/s） 75 54 3 可擴(kuò)張性 強(qiáng) 中等 中等 支持QoS 是 否 否 安全性 強(qiáng) 弱 弱 成本 逐步降低 中等 中等 建設(shè)周期 短 中等 中等 從表 2.1中可以看出 ,WiMAX較理想的非視距傳輸特性、靈活的部署與配置伸縮性、優(yōu)秀的 QoS服務(wù)質(zhì)量和強(qiáng)大的安全性都使其成為無(wú)線城域網(wǎng)絡(luò)理想的接入方

54、式。但是未來(lái)WiMAX與其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很有可能是共存于市場(chǎng)，因?yàn)樗麄兪袌?chǎng)定位就不一樣，就如同今天移動(dòng)通信的GSM和CDMA制式共存一樣。 3G-WiMAX無(wú)線工程技術(shù)的研究與仿真　　　　　　　　　　　第三章 模擬搭建WiMAX組網(wǎng)模型 第三章 模擬搭建WiMAX組網(wǎng)模型 3.1 WiMAX的組網(wǎng)技術(shù) 參用通用的無(wú)線通信體系結(jié)構(gòu)，WiMAX網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)可以分成終端、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)3個(gè)部分，如圖3.1所示。在圖3.1中，WiMAX終端包括固、漫游和移動(dòng)3種類型終端；WiMAX接入網(wǎng)主要為無(wú)線基站，支持無(wú)線資源管理等功能；WIMAX核心網(wǎng)主要解決的客戶認(rèn)證、漫游等功能及WiMAX

55、網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口關(guān)系。WIMAX網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)就是頻率復(fù)用方案、認(rèn)證計(jì)費(fèi)和移動(dòng)性管理。 圖3.1 WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 3.1.1頻率復(fù)用 頻率是一種稀缺資源，因此每個(gè)國(guó)家政府對(duì)于頻率管理都十分嚴(yán)格。WiMAX是基于802.16網(wǎng)絡(luò)建立的，所以它可以在可以2 Ghz到50 Ghz之間使用，但是實(shí)際上WiMAX網(wǎng)絡(luò)可以使用的頻率是非常有限的。例如我國(guó)正使用的小靈通頻段因?yàn)楹?G頻段有沖突，所以擁有近1億用戶的小靈通也將面臨退市。所以在考慮運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)容量、頻率干擾的前提下，運(yùn)營(yíng)商需要對(duì)WiMAX的網(wǎng)絡(luò)頻率進(jìn)行全面規(guī)劃。WiMAX網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃遵循通用的

56、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模型，但考慮到不同的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)際上存在不同的方案。以WiMAX網(wǎng)絡(luò)在固定接入方式的應(yīng)用場(chǎng)合為例，固定接入可以充分利用極化隔離和定向天線，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則如下： (1)除非距離達(dá)到5到7倍程，或者兩者之間存在較為明顯的阻擋物，相鄰站點(diǎn)不允許出現(xiàn)相同方向的同頻復(fù)用。如果必須要采取復(fù)用，可以采用不同的極化方向以獲得20 db的額外隔離度。 (2)同一站點(diǎn)，同一扇區(qū)，盡可能不使用鄰頻進(jìn)行組網(wǎng)，盡可能錯(cuò)開(kāi)一個(gè)角度，以保證服務(wù)扇區(qū)內(nèi)的注冊(cè)頻點(diǎn)為最佳。 (3)同一站點(diǎn)，同一扇區(qū)，不可以使用同頻。 (4)同一站點(diǎn)，相鄰扇區(qū)，不可以使用同頻。在高性能天線的情況下，如果終端（SU）的位置不在相鄰兩

57、個(gè)扇區(qū)交疊邊緣的前提下，可以使用同頻交叉極化方式。 (5) 同一站點(diǎn)，相背扇區(qū)，在基站天線前后隔離度滿足30 db的要求下，可以使用相同極化的同頻。 針對(duì)免許可證頻段，IEEE 802.16協(xié)議還規(guī)定了動(dòng)態(tài)頻率選擇方案，同時(shí)WiMAX系統(tǒng)可以支持多輸入多輸出（MIMO）、智能天下（天線）、正交頻分多址（OFDMA）等技術(shù)，以降低頻率干擾、增加網(wǎng)絡(luò)容量。 3.1.2認(rèn)證計(jì)費(fèi) 認(rèn)證計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是WiMAX網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，即認(rèn)證、授權(quán)和記賬（AAA）是網(wǎng)絡(luò)安全策略的一個(gè)組成部分。典型的寬帶用戶AAA接入控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：用戶端設(shè)備→AAA客戶機(jī)→AAA服務(wù)器→計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。WiMAX網(wǎng)絡(luò)用戶

58、認(rèn)證過(guò)程也采取類似的方案。AAA客戶機(jī)到AAA服務(wù)器之間通常采取遠(yuǎn)程撥號(hào)用戶認(rèn)證（RADIUS）協(xié)議；AAA服務(wù)器和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)一集中建設(shè)，以支持用戶漫游和減少建設(shè)成本；用戶端設(shè)備和AAA客戶機(jī)（如寬帶接入服務(wù)器）之間多采用PPPoE、802.1X、WEB認(rèn)證等等。 目前，WiMAX網(wǎng)絡(luò)組建采用單獨(dú)建網(wǎng)、數(shù)據(jù)城域網(wǎng)疊加、移動(dòng)蜂窩網(wǎng)等幾種方案，因此WiMAX網(wǎng)絡(luò)的AAA客戶機(jī)、AAA服務(wù)器和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以借用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)活直接采用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的對(duì)應(yīng)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)資源共享，降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投資。 3.1.3 移動(dòng)性管理 WiMAX網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支出漫游、移動(dòng)業(yè)務(wù)能力，其移動(dòng)性管理方式對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影

59、響也是比較巨大的。移動(dòng)性管理的主要功能就是在整個(gè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有效地支持終端站的漫游和移動(dòng)，涉及位置管理和切換管理兩個(gè)部分。其中，位置管理主要是確認(rèn)合法終端所處網(wǎng)絡(luò)位置，以便于再業(yè)務(wù)啟動(dòng)時(shí)，迅速建立業(yè)務(wù)路由；切換管理則是在終端移動(dòng)狀態(tài)下，保障激活業(yè)務(wù)的服務(wù)和質(zhì)量。 WiMAX終端在漫游、移動(dòng)情況下實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性管理可以采用簡(jiǎn)單IP（Simple IP）或者移動(dòng)IP（Mobile IP）協(xié)議。在Simple IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，終端分配的IP地址是動(dòng)態(tài)可變的，但在跨區(qū)切換時(shí)業(yè)務(wù)要中斷，必須通過(guò)應(yīng)用層的專用協(xié)議實(shí)現(xiàn)再次連接，只適用于WWW、E-mail等對(duì)時(shí)間不太敏感的業(yè)務(wù)，不適用于大范圍移動(dòng)的適時(shí)業(yè)務(wù)，如

60、IP語(yǔ)音等。然而，Mobile IP也存在IPv4地址不足，切換過(guò)程中的時(shí)延和丟包率難以保障等問(wèn)題，需要采用地址轉(zhuǎn)換、IPv6、多層切換等方案來(lái)解決。 3.2 WiMAX的組網(wǎng)方案 按照基于WiMAX技術(shù)的無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方法，結(jié)合中南大學(xué)的實(shí)際情況，提出了一套無(wú)線寬帶校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)流程和方案。依據(jù)此方案搭建了中南大學(xué)無(wú)線寬帶校園網(wǎng)模型，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，模擬具體運(yùn)營(yíng)環(huán)境。并且針對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行部分測(cè)試、調(diào)試及優(yōu)化工作，針對(duì)實(shí)際可能出現(xiàn)的問(wèn)題做出分析。最后，對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，展望了下一步在無(wú)線寬帶網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)方面可以進(jìn)行的工作和改進(jìn)。 基于WiMAX的無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的流程是： （1）

61、首先確定應(yīng)用模式，選定應(yīng)用模式后通過(guò)調(diào)研，取得設(shè)備的性能參數(shù)，確定和調(diào)查規(guī)劃區(qū)域、用戶群和預(yù)期網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，完成需求和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集。 （2）然后根據(jù)目標(biāo)規(guī)劃區(qū)域的特性選定傳播模型，只有選擇了合適的模型才能依據(jù)模型進(jìn)行無(wú)線鏈路預(yù)算，從而計(jì)算系統(tǒng)可以容忍的最大路徑損耗，得到基站覆蓋小區(qū)半徑。 （3）最后由小區(qū)半徑算出基站可覆蓋面積，得到覆蓋面積后，依據(jù)目標(biāo)規(guī)劃區(qū)域的地形確定基站位置和客戶端 (CPE)位置，完成覆蓋規(guī)劃，得出規(guī)劃方案。 3.2.1 應(yīng)用模式的選擇 WiMAX的技術(shù)特性和應(yīng)用特點(diǎn)決定了其能適應(yīng)各種的應(yīng)用環(huán)境，具有不同的應(yīng)用模式，下面對(duì)WiMAX寬帶無(wú)線接入的應(yīng)用模式進(jìn)行介

62、紹，然后進(jìn)行初步的分析和探討，根據(jù)實(shí)際情況選擇適合中南大學(xué)無(wú)線寬帶實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的應(yīng)用模式。 ● PMP應(yīng)用模式 PMP應(yīng)用模式以基站(BS)為核心，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的連接方式，構(gòu)建星形結(jié)構(gòu)的WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)，如圖3.2。 基站 (BS)扮演業(yè)務(wù)接入點(diǎn) (SAP,Service Access Point)的角色，通過(guò)動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)，基站 (BS)可以根據(jù)覆蓋區(qū)用戶的情況，靈活選用定向天線、 全向天線以及多扇區(qū)技術(shù)滿足大量的用戶站(SS,Subscriber Station)設(shè)備接入核心網(wǎng)的需求。必要時(shí)，可以通過(guò)中繼站(RS,Repeat Station)擴(kuò)大無(wú)線覆蓋范圍。還可以根據(jù)用戶群數(shù)量的變

63、化，靈活劃分信道帶寬，對(duì)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)效益與成本的協(xié)調(diào)。 PMP應(yīng)用模式是一種常用的接入網(wǎng)應(yīng)用形式，其特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，應(yīng)用模式與ADSL等線纜接入形式相似，因此，是一種線纜替代的理想選用方案。 圖3.2 PMP模式 ●Mesh應(yīng)用模式 Mesh應(yīng)用模式采用多個(gè)基站(BS)以網(wǎng)狀網(wǎng)方式擴(kuò)大無(wú)線覆蓋區(qū)。其中， 有一個(gè)基站作為業(yè)務(wù)接入點(diǎn) (SAP)與核心網(wǎng)相連，其余基站 (BS)以無(wú)線鏈路與該SAP相連，如圖3.3。因此，作為SAP的基站既是業(yè)務(wù)的接入點(diǎn)又是接入的匯聚點(diǎn)，而其余基站并非簡(jiǎn)單的中繼站 (RS)功能，而是業(yè)務(wù)的接入點(diǎn)。Mesh應(yīng)用模式的特點(diǎn)在于網(wǎng)

64、狀結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活部署，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的彈性延伸。對(duì)于市郊等遠(yuǎn)離骨干網(wǎng)，有線不易覆蓋的地區(qū)，可以采用該模式擴(kuò)大覆蓋范圍，其規(guī)摸取決于基站半徑、覆蓋區(qū)大小等因素。 圖3.3 Mesh模式 ●無(wú)線橋接模式 無(wú)線橋接入模式是一種點(diǎn)到點(diǎn)無(wú)線鏈接方式，與遠(yuǎn)程網(wǎng)橋的作用相似，其目的是把地理位置分離的兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)通過(guò)WiMAX無(wú)線鏈路連接在一起。由于無(wú)線橋接采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，兩端WiMAX無(wú)線網(wǎng)橋設(shè)備天線的方向可以彼此對(duì)準(zhǔn)固定，因此傳輸性能相對(duì)穩(wěn)定，部署也相對(duì)簡(jiǎn)單。如圖3.4。 顯然，采用WiMAX無(wú)線橋接方式，可以避免困難的專線鋪設(shè)或繳納昂貴的線纜租金，并能迅速

65、開(kāi)通使用，連接距離遠(yuǎn)，連接帶寬完全能滿足一般應(yīng)用需要。對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)可以采用該應(yīng)用模式，把各小區(qū)移動(dòng)基站業(yè)務(wù)回傳到移動(dòng)交換中心。在用戶專網(wǎng)建設(shè)或者和3G混合組網(wǎng)方面，比有線橋接方式更具競(jìng)爭(zhēng)力。 圖3.4 無(wú)線橋接模式 ●熱點(diǎn)回傳模式 熱點(diǎn)回傳 (backhaul)模式采用WiMAX無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)把遠(yuǎn)端WiFi熱Hotspot業(yè)務(wù)回送到核心網(wǎng)，WiMAX基站(BS)的作用仍為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)， 而WiMAX用戶站 (SS)是熱點(diǎn)側(cè)的無(wú)線接入設(shè)備，提供標(biāo)準(zhǔn)接口與熱點(diǎn)相連，作為WLAN接入點(diǎn)(AP,Access Point)的熱點(diǎn)設(shè)備再通過(guò)IEEE8

66、02.11a/b/g無(wú) 線網(wǎng)卡與無(wú)線終端連接。WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實(shí)際情況靈活采用PMP或Mesh結(jié)構(gòu)形式，如圖3.5。 WiMAX熱點(diǎn)回傳模式的主要特點(diǎn)在于作為業(yè)務(wù)回傳應(yīng)用，采用無(wú)線傳輸方式，與傳統(tǒng)有線回傳模式相比.其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，部署方便，不受地形影響，可作為傳統(tǒng)回傳模式的補(bǔ)充或替代方案。但應(yīng)用此模式的前提是基站為支持WiMAX和WiFi雙模制式的雙模基站.我們部署的基站設(shè)備不具備雙模功能，所以沒(méi)有采用該模式。 圖3.5 熱點(diǎn)回傳模式 ●終端直接接入模式 在終端直接接入模式下，用戶終端設(shè)備(TE,TerminalEquipment)直接通過(guò)作為SAP的WiMAX基站(BS)接入核心網(wǎng)。而用戶終端設(shè)備(TE)若要直接接入WiMAX網(wǎng)絡(luò)，則必須配置符合WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的用戶單元(SU,Subscriber Unit)，用戶單元((SU)一般是WiMAX無(wú)線網(wǎng)卡或無(wú)線模塊形式。由于WiMAX 接入速率很高，而且支持城域內(nèi)終端設(shè)備的移動(dòng)性 (對(duì)于己經(jīng)頒布的IEEE 802.16e)，因此特別適合于接入速率要求高并且有移動(dòng)性要求的終端應(yīng)用。如