基于IEEE802．16的WiMaX组网技术

摘要：无线宽带城域网正在成为无线接入领域新的热点，基于此重点阐述了WiMax的组网方案，根据尽量对目前正使用网络兼容和补充的原则，提出了WiMax组网分3个阶段进行的策略，并且给出了每阶段的详细组网方案。
关键词：WiMax；IEEE802．16；组网

0 引言
    WiMax基于IEEE802．16技术标准，推荐PMP方式组网。WiMax论坛给出WiMax技术的5种应用场景，定义为：固定、游牧、便携、简单移动和全移动。基于WiMsx的无线城域网(WMAN)接口标准与传统的基站式小区网络非常类似，这种网络使用的就是点到多点的结构。

1 WiMsx组网方式
1．1 演进步骤
    IEEE802．16e标准具有较好的移动性支持，可以单独组网实现全网覆盖。从技术的演进，支持的用户移动性和全网覆盖角度来看，WiM ax组网是一个逐渐演化的过程，从补充网络到局部的单独网络到最后的全覆盖网络，具体演进步骤如图1所示。

    在图1的演化策略中，没有包含已经商用化的固定宽带无线接入系统，如本地多点分配业务(LMDS)系统，因为其物理层采用的还是单载波技术，并且其采用的频率为10～66 GHz频段。而我们这里所阐述的系统物理层都基于OFDM技术，并且采用2～10 GHz频段，支持NLOS传输。
1．2 第一阶段
    WiMax特别适合传递高突发性的数据，其MAC结构也同时支持实时的多媒体和同步应用，这意味着它特别适合于宽带无线传输。WLAN最大的特点是便携性，主要解决用户“最后100m”的通信需求，定位于热点地区的高速移动数据接入，但不支持高速移动性。而WiMax在今天的Wi-Fi系统基础上可以同时进行距离和高QoS要求的应用的扩展。
    这一阶段WiMax和Wi-Fi都不提供高速的用户移动支持，所以为了达到全网覆盖，需要联合3G蜂窝系统。作为3G系统，受系统开销及复杂度限制而无法实现高速宽带IP数据覆盖及漫游方面的增强。从以上的分析可知，这一阶段将是Wi-Fi，WiMax和3G网络共存阶段，Wi-Fi定位于热点地区内的高速移动数据接入，WiMax把不同的热点地区串接起来，实现更广范围的高速数据接入，主要解决“最后一公里”的通信需求，而3G网络定位于移动用户的语音通信和全网范围内的低速数据通无线通信。Wi-Fi、WiMax和3C系统的相互关系如图2所示，而具体的实物关系和网络布置如图3所示。

1．3 第二阶段
    在这一阶段，WiMax增加了移动设备的便携式和慢速移动特性，但是终端用户并不具有在不同WiMax基站之间进行切换的功能。WiMax终端除了能进行高速数据传输功能外，还能进行VoIP语音通信，这时把具有便携和移动性的WiMax用户终端称为移动用户终端(MSS)。为了能达到全网通信，终端具有Wi-Fi／WiMax／3G多模功能，此时Wi-Fi／WiMax／3G不同网络之间的融合问题更加复杂，为了不改变不同网络之间原有的配置，建议采用松耦合模式。为了支持用户的移动性，需要采用IEEE802．16e协议，对于WiMax的MSS而言，此时WiMax的BS类似一个接入点(AP)，它承载的功能类似3G系统中的基站，具体的参考模型如图4所示。

    Wi-Fi、WiMax和3G系统的相互关系如图5所示，和第一阶段的网络架构相比，主要是增加了MSS的通信功能。

    和第一阶段一样，本阶段主要通过松耦合的方式借用3G的IP核心网络，为IEEE802．16 SS／MSS进行寻址、认证、服务授权、加密和计费等网络管理，以减少核心网的投资成本。这时需要在3G分组核心网络中专门定义一个接口，用于和WiMax RNC通信。
1．4 第三阶段
    随着WiMax网络的逐步扩展，IEEES02．16e标准不断完善以及对移动性的良好支持，可以采用WiMax全网覆盖的组网方式。相比于第二阶段组网方式，需要额外提供支持WiMax的核心网设备。

2 结束语
    在未来无线通信领域，很难有哪种技术或标准能够一统天下，而将是各种无线接入技术并存，各种移动通信系统互相兼容和合作的格局。WiMax作为一种新兴的宽带城域网接入标准，采用了很多先进和成熟的技术，能提供商的传输速率和强的QoS保证，并且随着标准的完善能够支持用户的移动性，从而实现全网无缝覆盖。目前WiMax除了需要继续完瞢IEEE802．16标准协议，提供和Wi-Fi以及3G的网络互连和协作外，还需要尽快推出相应的终端和基站设备，保证在工作的频段不会对现有电子设备和系统产生干扰，并且随着用户量增加，设备价格尽快降到大众能够接受的水平。