IEEE 802.16和WiMax的组网技术

IEEE 802.16和WiMax的组网技术

摘要：如何提高网络资源利用率和网络传输效率是无线通信领域面临的难题。作为宽带无线接入系统的标准，IEEE 802.16在物理层采用正交频分复用技术和灵活的编码调制方式来提高传输速度和性能；在MAC层采用预约与竞争相结合的调度机制，以连接、服务流等与服务质量(QoS)相关的概念为基础，在入网与初始化、帧结构设计上优化设计，提高网络吞吐量，降低网络时延，使网络配置更加灵活。WiMAX基于IEEE 802.16技术标准，采用点对多点(PMP)方式实现灵活组网，是宽带无线接入系统的典型应用技术。

关键词：接入控制；组网技术；点对多点

Abstract: It is a difficult problem to improve the network performance and resource utilization efficiency in wireless communications. As a standard of broadband wireless access systems, IEEE 802.16 adopts Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and multi-modulation/coding techniques in the physical layer, combines contend and pre-contract mechanisms in the Medium Access Control (MAC) layer. Based on the QoS-related concepts such as connection and service flow, IEEE 802.16 optimizes network entry and initialization, and

frame format in order to improve network throughput, reduce network delay, and increase the flexibility of network configuration. Based on IEEE 802.16, WiMAX adopts

Point-to-Multipoint (PMP) network topology to realize flexible networking. It is a typical application technology for broadband wireless access systems.

Key words: access control; networking technology; point-to-multipoint (PMP)

IEEE 802.16是为制订无线城域网标准而专门成立的工作组，该工作组自1999年成立以来，主要负责固定无线接入的空中接口标准制订。为了推广基于IEEE 802.16和欧洲电信标准组织(ETSI)高性能无线城域网(HiperMAN)协议的无线宽带接入设备，并且确保他们之间的兼容性和互操作性，2001年4月，由业界主要的无线宽带接入厂商和芯片制造商共同成立了一个非营利工业贸易联盟――全球微波接入互操作性(WiMAX)组织。

WiMAX技术可以覆盖几十公里，提供近70 Mb/s的单载波速率，并且具备支持漫游、移动的潜力，具有广泛的应用前景。目前，IEEE 802.16标准及相应的WiMAX测试规范主要还是针对无线空中接口技术，所明确内容也只是涉及开放系统互连(OSI)模型中的物理层、媒体访问控制(MAC)层，并

没有明确WiMAX网络的组网技术和方案。

IEEE 802.16在标准中提供了对两种组网模式的支持：点对多点(PMP)组网和网格网(Mesh)组网。由于IEEE 802.16是针对宽带无线接入和分组交换的城域网提出的标准，在实现组网时必须体现宽带、无线接入、分组交换、城域网应用等方面的特点。IEEE 802.16的标准从MAC机制、帧结构、服务等方面进行了特别的设计，以提高系统效率。

1 IEEE 802.16的结构

1.1 IEEE 802.16的技术特点

IEEE 802.16技术是宽带无线接入技术，通过接入核心网向用户提供业务，核心网通常采用基于IP协议的网络。IEEE 802.16技术可以应用的频段非常宽，包括10 GHz～66 GHz频段、11 GHz以下许可频段和11 GHz以下免许可频段。 IEEE 802.16d/e的物理层可选用单载波、正交频分复用(OFDM)和正交频分多址(OFDMA)共3种技术。单载波选项主要是为了兼容10～66 GHz频段的视距传输(OFDM和OFDMA只用于大于11 GHz的频段)。IEEE 802.16d OFDM物理层采用256个子载波，OFDMA物理层采用2 048个子载波，信号带宽从1.25～20 MHz可变。IEEE 802.16e对OFDMA物理层进行了修改，使其可支持128、512、1 024和