Wimax階段性研究匯報(bào)課件



單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,2019/4/3,Wimax 階段性研究匯報(bào),?#?,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),1,介紹所涉及的內(nèi)容,Wimax,介紹,Wimax,標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn),Wimax,協(xié)議模型,Wimax,主要標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù),Wimax,關(guān)鍵技術(shù),Wimax,與,3G,的對(duì)比,Wimax,發(fā)展前瞻,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)1介紹所涉及的內(nèi),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),2,什么是,Wimax,?,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)2什么是Wima,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),3,1.Wimax,介紹,WiMAX,(,World wide Interoperability for Microwave Access,,全球微波接入互操作性),專為支持電信運(yùn)營(yíng)商級(jí)部署和低成本、免許可證部署而設(shè)計(jì)的、獲,WiMAX,論壇認(rèn)證的系統(tǒng),不僅將提供大吞吐量(在,20MHz,新信道上最高可達(dá),75Mbps,),而且還能夠在近視距和非視距環(huán)境中實(shí)現(xiàn),3,~,5,英里的信號(hào)傳播距離。
這些系統(tǒng)擁有足夠的容量,可以同時(shí)支持?jǐn)?shù)百個(gè)使用,T-1,連接速度的公司和數(shù)千個(gè)使用,DSL,連接速度的家庭2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)31.Wimax,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),4,2.Wimax,標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn),2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)42.Wimax,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),5,802.16,IEEE 802.16,工作組于,2002,年,4,月,8,日正式發(fā)布了,IEEE 802.16-2001,標(biāo)準(zhǔn),為寬帶無(wú)線接入,(BWA),定義了無(wú)線城域網(wǎng),(WMAN),的空中接口規(guī)范,它標(biāo)志著寬帶無(wú)線接入將作為一個(gè)新的主要途徑,把各商業(yè)機(jī)構(gòu)和家庭接入全球電信核心網(wǎng)IEEE 802.16-2001,工作在,10,~,66 GHz,頻段,由于這個(gè)頻段對(duì)于像建筑物和樹(shù)這樣的障礙物無(wú)穿透能力,故要求基站和用戶站是視距,(LOS),鏈路,從而限制了基站的覆蓋范圍同時(shí)由于用戶站天線的安裝要求很高,并且系統(tǒng)受雨衰影響較大,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)5802.16I,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),6,802.16a,IEEE 802.16,工作組于,2003,年,4,月頒布了,IEEE 802.16a,,該標(biāo)準(zhǔn)支持的工作頻段為,2,~,11 GHz,,包括了需要發(fā)放牌照頻段和免牌照的頻段。
與高頻段相比,該頻段能以更低的成本提供更大的用戶覆蓋,系統(tǒng)受雨衰影響不大,系統(tǒng)可以在非視距傳輸環(huán)境下運(yùn)行,大大降低了用戶站安裝的要求另外,,IEEE 802.16a,的,MAC,層提供服務(wù)質(zhì)量,(QoS),保證機(jī)制,可支持語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù),增加了對(duì)網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的支持,能適應(yīng)各種物理層環(huán)境2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)6802.16a,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),7,802.16d,IEEE 802.16a,標(biāo)準(zhǔn)僅僅是,IEEE 802.16-2001,標(biāo)準(zhǔn)的修改和擴(kuò)展,不是一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn),所以,2004,年,7,月,IEEE 802.16,組織又通過(guò)了,IEEE 802.16d,IEEE 802.16d,對(duì),2,~,66 GHz,頻段的空中接口物理層和,MAC,層做了詳細(xì)規(guī)定,定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的,MAC,層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層該標(biāo)準(zhǔn)對(duì),IEEE 802.16-2001,和,IEEE 802.16a,進(jìn)行了整合和修訂,但仍屬于固定寬帶無(wú)線接入規(guī)范,是相對(duì)比較成熟并且最具實(shí)用性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)7802.16d,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),8,802.16e,IEEE 802.16e,是工作在,2,~,6 GHz,頻段支持移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)。
制訂它的目的是為了實(shí)現(xiàn)既能提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又使用戶具有移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入解決方案IEEE 802.16e,的目標(biāo)是能夠向下兼容,IEEE 802.16d,,因此,IEEE 802.16e,的標(biāo)準(zhǔn)化工作基本上是在,IEEE 802.16d,的基礎(chǔ)上進(jìn)行的在,IEEE 802.16d,固定無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)研制的基礎(chǔ)上,為了支持移動(dòng)特性,,IEEE 802.16e,提出了具有移動(dòng)特性的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu),并于,2004,年,9,月通過(guò)了草案,但由于種種原因推遲發(fā)布,到了直到,06,年,1,月底才正式發(fā)布2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)8802.16e,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),9,幾個(gè)重要的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn),除了以上幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外,另外還有,3,個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn):,2002,年正式發(fā)布的,IEEE 802.16c,,它是對(duì),IEEE 802.16,的增補(bǔ),是使用,10,~,66 GHz,頻段,IEEE 802.16,系統(tǒng)的兼容性標(biāo)準(zhǔn),它詳細(xì)規(guī)定了工作于,10,~,66 GHz,頻段的,IEEE 802.16,系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上的一系列特性和功能IEEE 802.16f,,它定義了,IEEE 802.16,系統(tǒng),MAC,層和物理層的管理信息庫(kù),(MIB),以及相關(guān)的管理流程。
IEEE 802.16g,,制訂它的目的是為了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的,IEEE 802.16,系統(tǒng)管理流程和接口,從而實(shí)現(xiàn),IEEE 802.16,設(shè)備的互操作性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、移動(dòng)性和頻譜的有效管理IEEE 802.16f,和,IEEE 802.16g,這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是的目的是在網(wǎng)絡(luò)管理層面形成新標(biāo)準(zhǔn)目前標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作處于起步階段2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)9幾個(gè)重要的補(bǔ)充,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),10,IEEE,協(xié)議族,IEEE Std 802.16-2001,,固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口,IEEE Std 802.16,?,/Conformance01-2003,,協(xié)議執(zhí)行一致性陳述,10,–,66 GHz,IEEE Std 802.16,?,/Conformance02-2003,,測(cè)試配套結(jié)構(gòu)和測(cè)試目的,IEEE Std 802.16,?,/Conformance03-2004,,射頻一致性測(cè)試,IEEE Std 802.16,?,-2004(802.16d),,固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口,IEEE Std 802.16e,?,-2005,Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands,,授權(quán)頻段物理層和,MAC,層聯(lián)合固定和移動(dòng)操作,……,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)10IEEE 協(xié),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),11,Wimax,與,802.16,協(xié)議族的關(guān)系,WiMAX,論壇成立于,2001,年,4,月,最初該組織旨在對(duì)基于,IEEE 802.16,標(biāo)準(zhǔn)和,ETSI HiperMAN,標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認(rèn)證,通過(guò),WiMAX,認(rèn)證的產(chǎn)品會(huì)擁有,“,WiMAX(r) CERTIFIED,”,標(biāo)識(shí)。
隨著,802.16e,技術(shù)和規(guī)范的進(jìn)展,該組織的目標(biāo)也逐步擴(kuò)展,不僅要建立一整套基于,IEEE 802.16,標(biāo)準(zhǔn)和,ETSI HiperMAN,標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證體系,同時(shí)還致力于可運(yùn)營(yíng)的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的研究、需求的分析、應(yīng)用模式的探索、市場(chǎng)的拓展等一系列大力促進(jìn)寬帶無(wú)線接入市場(chǎng)發(fā)展的工作通常認(rèn)為,,IEEE 802.16,工作組是,IEEE802.16 WiMAX,空中接口規(guī)范的制定者,而,WiMAX,論壇是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)者目前,WiMAX,幾乎成為了,IEEE802.16 WiMAX,技術(shù)的代名詞,其空中接口規(guī)范涵蓋了,IEEE 802.16d/e,標(biāo)準(zhǔn)2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)11Wimax與,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),12,WiMAX,技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景,WiMAX,論壇給出,WiMAX,技術(shù)的,5(4),種應(yīng)用場(chǎng)景定義,即固定、游牧、便攜,(,簡(jiǎn)單移動(dòng),),和全移動(dòng)固定應(yīng)用場(chǎng)景:固定接入業(yè)務(wù)是,802.16,運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型,包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)及,Wi-Fi,熱點(diǎn)回程等游牧應(yīng)用場(chǎng)景:游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個(gè)階段。
終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中,便攜應(yīng)用場(chǎng)景:在這一場(chǎng)景下,用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò),除了進(jìn)行小區(qū)切換外,連接不會(huì)發(fā)生中斷便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)展,從這個(gè)階段開(kāi)始,終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換簡(jiǎn)單移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景:在這一場(chǎng)景下,用戶在使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等,但當(dāng)終端移動(dòng)速度達(dá)到,60,~,120km/h,時(shí),數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降全移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景:在這一場(chǎng)景下,用戶可以在移動(dòng)速度為,120km/h,甚至更高的情況下無(wú)中斷地使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù),當(dāng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí),用戶終端模塊將處于低功耗模式2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)12WiMAX技,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),13,802.16,協(xié)議參考模型,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)13802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),14,802.16,物理層,(1),物理層由傳輸匯聚子層,(TCL),和物理媒質(zhì)依賴子層,(PMD),組成,通常說(shuō)的物理層主要是指,PMD,物理層定義了兩種雙工方式:,TDD,和,FDD,,這兩種方式都使用突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸格式,這種傳輸機(jī)制支持自適應(yīng)的突發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),傳輸參數(shù),(,調(diào)制方式、編碼方式、發(fā)射功率等,),可以動(dòng)態(tài)調(diào)整,但是需要,MAC,層協(xié)助完成。
2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)14802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),15,802.16,物理層,(2),為了更好地使用帶寬,,IEEE 802.16,支持時(shí)分雙工,(TDD),和頻分雙工,(FDD),模式兩種模式下都采用突發(fā),(Burst),格式發(fā)送在每一幀中,,BS,和各個(gè),SS,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、編碼類型等在,FDD,模式下,系統(tǒng)支持全雙工,SS,,也支持半雙工,SS,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)15802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),16,802.16,物理層,(3),對(duì)于,10,~,66 GHz,頻段的無(wú)線接入系統(tǒng),由于工作波長(zhǎng)較短,必須要求視距傳輸,而多徑衰落是可以忽略的因此,IEEE 802.16,規(guī)定在該頻段采用單載波調(diào)制方式,具體可以采用正交移相鍵控,(QPSK),、,16,相正交幅度調(diào)制,(16QAM),和,64,相正交幅度調(diào)制,(64QAM),調(diào)制方式對(duì)于,2,~,11 GHz,頻段,必須考慮多徑衰落,而多徑衰落會(huì)引起符號(hào)間干擾,(ISI),。
OFDM,作為一種可以有效對(duì)抗,ISI,的高速傳輸技術(shù),引起了廣泛關(guān)注所以在,2,~,11 GHz,頻段上主要采用,OFDM,和,OFDMA,技術(shù)其實(shí)是,802.16a),2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)16802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),17,802.16MAC,層,(1),MAC,層結(jié)構(gòu):,特定業(yè)務(wù)匯聚子層,(Convergence Sublayer,——,CS),、,MAC,公共部分子層,(Common Part Sublayer,——,CPS),加密協(xié)議子層,(Security Sublayer,——,SS),,其中加密協(xié)議子層是可選的2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)17802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),18,802.16MAC,層,(2),802.16,是面向連接的,即所有用戶站點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及與之相關(guān)的,QoS,要求,都是在面向連接的范疇中來(lái)實(shí)現(xiàn)的,每個(gè)連接均由一個(gè),16,位的連接標(biāo)識(shí)符,Connect ID (CID),來(lái)唯一標(biāo)識(shí)2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)18802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),19,802.16MAC,層,(3),MAC,幀結(jié)構(gòu):,一個(gè),MAC,幀總是占用一段連續(xù)的物理層定義的時(shí)隙,,MAC,幀由子幀(,Sub-frame,)組成,前兩個(gè)子幀是,Downstream map,和,Upstream map,,用于說(shuō)明在時(shí)隙中的內(nèi)容和哪些時(shí)隙是空的。
Downstream map,中包括各種系統(tǒng)參數(shù),并通告新站點(diǎn)此時(shí)可以請(qǐng)求進(jìn)入下行信道較為簡(jiǎn)單,基站只要決定內(nèi)容放在哪個(gè)子幀中上行信道則由互不相關(guān)而又需要接入的用戶互相競(jìng)爭(zhēng),基站將盡可能根據(jù),QoS,的要求分配2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)19802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),20,802.16MAC,層,(4),MAC,定義了,4,種上行基本業(yè)務(wù), 通過(guò)這,4,種與,QoS,相關(guān)的上行預(yù)訂業(yè)務(wù),基站可以預(yù)期上行數(shù)據(jù)的吞吐量及處理時(shí)間,并在適當(dāng)時(shí)間進(jìn)行查詢并進(jìn)行分配帶寬主動(dòng)授予服務(wù),(UGS),、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù),(rtPS),、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù),(nrtPS),、盡力傳輸業(yè)務(wù),(BE),2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)20802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),21,特定業(yè)務(wù)匯聚子層,(CS),該子層代替了,LLC,子層,,CS,子層主要功能是負(fù)責(zé)將其業(yè)務(wù)接入點(diǎn),(SAP),收到的外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和映射到,MAC,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元,(SDU),,并傳遞到,MAC,層業(yè)務(wù)接入點(diǎn),(SAP),具體包括對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),SDU,執(zhí)行分類,并映射到適當(dāng)?shù)?MAC,業(yè)務(wù)流和連接標(biāo)識(shí)符,(CID),上,甚至可能包括凈荷頭抑制,(PHS),等功能。
協(xié)議提供多個(gè),CS,規(guī)范作為與外部各種協(xié)議的接口它的功能可以理解為提供與網(wǎng)絡(luò)層的接口由于,802.16,設(shè)計(jì)為可以與數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(如,IP,、,PPP,、以太網(wǎng))和,ATM,協(xié)議進(jìn)行無(wú)縫銜接,但數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議是無(wú)連接的,而,ATM,是面向連接的,這意味著每一條,ATM,連接要映射到一條,802.16,連接上,而,IP,分組也必須映射到一條,802.16,連接上,該層主要處理這些內(nèi)容2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)21特定業(yè)務(wù)匯聚,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),22,公共部分子層,(CPS),MAC CPS,是,MAC,的核心部分,主要功能包括系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接建立和連接維護(hù)等它通過(guò),MAC SAP,接收來(lái)自各種,CS,層的數(shù)據(jù)并分類到特定的,MAC,連接,同時(shí)對(duì)物理層上傳輸和調(diào)度的數(shù)據(jù)實(shí)施服務(wù)質(zhì)量,(QoS),控制通常說(shuō)的,MAC,層主要指,MAC CPS,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)22公共部分子層,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),23,加密協(xié)議子層(,SS,),加密協(xié)議子層的主要功能是提供認(rèn)證、密鑰交換和加解密處理加密封裝協(xié)議,(Privacy Key management),負(fù)責(zé)加密算法在,MAC PDU,數(shù)據(jù)傳輸中應(yīng)用規(guī)則并實(shí)現(xiàn), 對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密。
加密只針對(duì),MAC PDU,中的載荷部分,而不包括,MAC,頭部MAC,中的所有管理信息都不被加密通常的算法是:,DES,(,Data Encryption Standard,),Triple DES,AES (Advanced Encryption Standard),2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)23加密協(xié)議子層,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),24,802.16,協(xié)議族重要協(xié)議的具體介紹,目前,,IEEE 802.16,標(biāo)準(zhǔn)主要包括,IEEE 802.16d,和,IEEE 802.16e,802.16d,的初衷是統(tǒng)一固定無(wú)線接入的空中接口該標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用于,2,~,11GHz,非視距,(NLOS),傳輸和,10,~,66GHz,視距,(LOS),傳輸而,IEEE 802.16e,的目標(biāo)是能夠向下兼容,IEEE802.16d,,為了支持移動(dòng)特性,在,IEEE802.16d,的基礎(chǔ)上加入了切換、,QoS,、安全等新的特性2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)24802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),25,802.16d,對(duì),2-66GHz,頻段的空中接口物理層和,MAC,層做了詳細(xì)規(guī)定,定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的,MAC,層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層。
該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整合和修訂,但仍屬于固定寬帶無(wú)線接入規(guī)范它保持了,802.16,、,16a,等標(biāo)準(zhǔn)中的所有模式和主要特性同時(shí)未增加新的模式,增加或修改的內(nèi)容用來(lái)提高系統(tǒng)性能和簡(jiǎn)化部署IEEE 802.16d,是固定寬帶無(wú)線接入的標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)定義了三種物理層實(shí)現(xiàn)方式:?jiǎn)屋d波、,OFDM(256-Point),、,OFDMA(2048-Point),802.16d,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)25802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),26,802.16d/e,技術(shù)特征,(1),在多址方式方面,,802.16d/e,在上行采用,TDMA(,時(shí)分多址,),,下行采用,TDM(,時(shí)分復(fù)用,),支持多用戶傳輸另一種多址方式是,OFDMA,,以,2048,個(gè)子載波的情況為例,系統(tǒng)將所有可用的子載波分為,32,個(gè)子信道,每個(gè)子信道包含若干子載波多用戶多址采用和跳頻類似的方式實(shí)現(xiàn),只是跳頻的頻域單位為一個(gè)子信道,時(shí)域單位為,2,或,3,個(gè)符號(hào)周期2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)26802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),27,802.16d/e,技術(shù)特征,(2),在調(diào)制技術(shù)方面,,802.16d/e,支持的最高階調(diào)制方式為,64QAM,,相對(duì)于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng),(3GPP HSDPA,最高支持,16QAM),,,802.16d/e,更強(qiáng)調(diào)在信道條件較好時(shí)實(shí)現(xiàn)極高的峰值速率。
為適應(yīng)高質(zhì)量數(shù)據(jù)通信的要求,,802.16d/e,選用了塊,Turbo,碼、卷積,Turbo,碼等糾錯(cuò)能力很強(qiáng)但解碼延時(shí)較大的信道碼,同時(shí)也考慮使用低復(fù)雜度、低延時(shí)的,LDPC,碼2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)27802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),28,802.16d/e,適應(yīng)性調(diào)制,802.16d/e,可以根據(jù)傳輸環(huán)境的好壞自適應(yīng)的選擇調(diào)制方式,從,QAM-64,到,BPSK,,,QPSK,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)28802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),29,802.16d/e,技術(shù)特征,(3),在,雙工方式方面,,,802.16d/e,支持,FDD,和,TDD,兩種方式,其物理層技術(shù)基本相同相對(duì)而言,,3G,技術(shù)中,FDD,和,TDD,模式采用的物理層有較大不同802.16d/e,在,5MHz,頻帶上可以實(shí)現(xiàn)約,15Mbit/s,的速率,頻譜效率為,3bit/s/Hz,,與,HSDPA,相似但,802.16d/e,在固定或低速環(huán)境下可以使用更大帶寬,(20MHz),,實(shí)現(xiàn)高達(dá),75Mbit/s,的峰值速率,這是現(xiàn)有蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)難以達(dá)到的。
這充分體現(xiàn)出,OFDM,技術(shù)在使用更寬頻帶方面的優(yōu)勢(shì)2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)29802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),30,802.16d/e,技術(shù)特征,(4),,802.16d/e,標(biāo)準(zhǔn)支持全,IP,網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,,802.16d/e,設(shè)備可以作為一個(gè)路由器接入現(xiàn)有的,IP,網(wǎng)絡(luò)但現(xiàn)有,IP,核心網(wǎng)缺乏有效的移動(dòng)性管理能力WiMAX,論壇已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,,802.16 NetMAN,工作組也已開(kāi)展這方面的工作同時(shí),,802.16,協(xié)議也可以通過(guò)一個(gè),ATM,匯聚子層將,ATM,信元映射到,802.16d/e MAC,層,具備支持,3G,核心網(wǎng)的潛力也就是說(shuō),,WiMAX,支持和,3G,系統(tǒng)的互通和融合802.16d/e,的,MAC,層支持多種,QoS,等級(jí)以適應(yīng),VoIP,、可視電話、流媒體、在線游戲、瀏覽、下載等不同的業(yè)務(wù)類型,包括主動(dòng)分配帶寬,(UGS),、實(shí)時(shí)輪詢,(RtPS),、非實(shí)時(shí)輪詢,(NrtPS),和盡力而為,(BE),,其中最后一種為競(jìng)爭(zhēng)接入的調(diào)度機(jī)制2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)30802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),31,802.16e,在,802.16d,上的技術(shù)改變,物理層的改進(jìn),對(duì),MAC,層的改進(jìn),802.16e,切換方式,休眠模式,空中接口規(guī)范工作進(jìn)展情況,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)31802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),32,802.16e,對(duì)物理層的改進(jìn),對(duì),OFDM/OFDMA,方式的改進(jìn),,802.16d OFDM,物理層采用,256,個(gè)子載波,,OFDMA,物理層采用,2048,個(gè)子載波,信號(hào)帶寬從,1.25,~,20MHz,可變。
802.16e,對(duì),OFDMA,物理層進(jìn)行了修改,使其可支持,128,、,512,、,1024,和,2048,共,4,種不同的子載波數(shù)量,但子載波間隔不變,信號(hào)帶寬與子載波數(shù)量成正比,這種技術(shù)稱為可擴(kuò)展的,OFDMA(Scalable OFDMA),采用這種技術(shù),系統(tǒng)可以在移動(dòng)環(huán)境中靈活適應(yīng)信道帶寬的變化對(duì),OFDM,方式的改進(jìn),2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)32802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),33,802.16e,對(duì),MAC,層的改進(jìn),802.16e,對(duì),MAC,層也進(jìn)行了改進(jìn),主要是對(duì)于物理層和其它功能的修改增加了相應(yīng)的消息和消息傳輸機(jī)制,并實(shí)現(xiàn)了快速自動(dòng)請(qǐng)求重傳(,ARQ,)和預(yù)留,以實(shí)現(xiàn)低時(shí)延2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)33802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),34,802.16e,切換方式,,對(duì)切換的支持包括:定義了切換,(,包括軟切換,),過(guò)程,明確了切換的,MAC,層信令,完善了切換過(guò)程中的測(cè)距,(ranging),操作,增加了基于多天線的軟切換功能等802,.,16e,中采用了終端輔助的切換方式,移動(dòng)用戶站(,MS,)收集相應(yīng)的切換信息并將其傳輸給網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)收集相應(yīng)的信息,進(jìn)行判決并執(zhí)行切換。
有三種類型的切換:,,1,)信道間切換:同一基站(,BS,)的不同信道之間的切換,在這種情況下,,BS,做出切換的判決并執(zhí)行切換;,,2,)小區(qū)間的軟切換:發(fā)生在兩個(gè)同頻的,BS,間,這時(shí)原,BS,進(jìn)行切換判決并執(zhí)行切換;,,3,)小區(qū)間的硬切換:在與原,BS,的鏈路完全斷開(kāi)的情況下,,MS,與新,BS,建立連接在切換過(guò)程中新,BS,會(huì)通知原來(lái)的,BS,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)34802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),35,休眠模式,,為了減少,MS,的功率消耗,,802.16e,中采用了休眠模式支持休眠模式的,MS,具有兩種狀態(tài):清醒狀態(tài)和休眠狀態(tài)在清醒狀態(tài)下,,MS,能夠正常的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)分組,而在休眠狀態(tài),它不能發(fā)送和接收分組,甚至可以關(guān)機(jī)2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)35休眠模式為,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),36,802.16e,空中接口規(guī)范工作進(jìn)展情況,,對(duì)移動(dòng)終端的支持包括:確定了省電模式,增加了低復(fù)雜度、低延時(shí)的,LDPC,信道編碼為了適應(yīng)多變的移動(dòng)信道環(huán)境,增加的功能包括:支持靈活的帶寬使用,增強(qiáng)了,HARQ,、,AMC,、智能天線和空時(shí)碼的功能,增加了,TDD,系統(tǒng)的閉環(huán)發(fā)送,(close-loop transmission),功能。
2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)36802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),37,802.16,各協(xié)議簡(jiǎn)單比較,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)37802.16,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),38,Wimax,關(guān)鍵技術(shù)之一,——OFDM,,使用原因:,2,~,11 GHz,頻段,必須考慮多徑衰落,而多徑衰落會(huì)引起符號(hào)間干擾,(ISI),克服符號(hào)間干擾的措施一般采用自適應(yīng)均衡器,但隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高,為了克服,ISI,,往往要求均衡器的抽頭數(shù)很大,均衡器的復(fù)雜性大大增加例如,一個(gè),200 kb/s,的,QPSK,系統(tǒng),符號(hào)周期為,10 us,如果多徑信道的時(shí)延拓展為,20 us,,則相應(yīng)地,N,=,20/10,=,2,個(gè)符號(hào),這時(shí)的均衡器不太復(fù)雜,比較容易實(shí)現(xiàn)但是如果數(shù)據(jù)傳輸速率增加,40,倍,即,8 Mb/s,,則,N,等于,80,個(gè)符號(hào),相應(yīng)均衡器的復(fù)雜度要增加,1 600,倍,(,考慮,N 2,趨向無(wú)窮大,),,這大大超出了當(dāng)前器件的處理能力因此在寬帶無(wú)線系統(tǒng)中,應(yīng)考慮采用其他的技術(shù)來(lái)克服,ISI,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)38Wimax關(guān),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),39,OFDM,介紹,OFDM,實(shí)際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。
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,正交指各個(gè)載波的信號(hào)頻譜是正交的正交頻分復(fù)用(,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2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)39OFDM介紹,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),40,OFDM,技術(shù)優(yōu)點(diǎn),OFDM,系統(tǒng)比傳統(tǒng),FDM,系統(tǒng)要求的帶寬要小得多由于,OFDM,使用無(wú)干擾正交載波技術(shù),單個(gè)載波間無(wú)需保護(hù)頻帶,這樣使得可用頻譜的使用效率更高另外,,OFDM,技術(shù)可動(dòng)態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù),為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量,多載波調(diào)制器可以智能地分配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上通過(guò)各個(gè)子載波的聯(lián)合編碼,,OFDM,具有很強(qiáng)的抗衰落能力,同時(shí)也有很強(qiáng)的抗窄帶干擾能力,因?yàn)檫@些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道OFDM,系統(tǒng)可以有效地抗信號(hào)波形間干擾,適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。
OFDM,信道利用率高,這點(diǎn)在頻譜資源有限的無(wú)線環(huán)境中尤其重要2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)40OFDM技術(shù),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),41,OFDM,原理,實(shí)現(xiàn),OFDM,,需要利用一組正交的信號(hào)作為子載波再以碼元周期為,T,的不歸零方波作為基帶碼型,經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后送入信道傳輸要發(fā)送的串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)編碼器形成了,M,個(gè)復(fù)數(shù)序列,此復(fù)數(shù)序列經(jīng)過(guò)串并變換器變換后得到碼元周期為,T,的,M,路并行碼,碼型選用不歸零方波用這,M,路并行碼調(diào)制,M,個(gè)子載波來(lái)實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)41OFDM原理,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),42,OFDM,原理圖,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)42OFDM原理,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),43,實(shí)際使用的,OFDM,技術(shù)原理,(1)——,發(fā)送端,用戶信號(hào)以串行的方式輸入發(fā)送器這些碼字先被送入一個(gè)并,/,串變換器中該,OFDM,碼隨后被送入一個(gè)進(jìn)行快速傅立葉逆變換的模塊,進(jìn)行快速傅立葉逆變換快速傅立葉逆變換可以把頻域離散的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域離散的數(shù)據(jù)。
由此,用戶的原始輸入數(shù)據(jù)就被,OFDM,按照頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理計(jì)算出快速傅立葉逆變換樣值之后,一個(gè)循環(huán)前綴被加到了樣值前,形成一個(gè)循環(huán)拓展的,OFDM,信息碼字循環(huán)拓展信息碼的樣值再次通過(guò)一個(gè)并,/,串轉(zhuǎn)換器模塊然后按照串行的方式通過(guò)信道(經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波和調(diào)制)在傳輸過(guò)程中,信道的沖擊響應(yīng)對(duì)時(shí)域信號(hào)造成了干擾由于循環(huán)前綴使所傳輸?shù)?OFDM,信號(hào)表現(xiàn)出周期性,這種卷積就成了一種圓周卷積根據(jù)離散時(shí)間線性系統(tǒng)原理,這種圓周卷積就相當(dāng)于,OFDM,信號(hào)的頻率響應(yīng)和信道頻率響應(yīng)的乘積2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)43實(shí)際使用的O,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),44,實(shí)際使用的,OFDM,技術(shù)原理,(2)——,接收端,接收器完成與發(fā)送器相反的操作接收器收到的信號(hào)是時(shí)域信號(hào)由于無(wú)線信道的影響發(fā)生了一定的變化,接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)串行-并行的轉(zhuǎn)換器,并且把循環(huán)前綴清除掉清除循環(huán)前綴并沒(méi)有刪掉任何信息循環(huán)前綴中的信息是冗余的使用循環(huán)前綴是為了保證前面提到的卷積特性的成立循環(huán)前綴的另外一個(gè)好處是可以消除碼間干擾我們要求循環(huán)前綴的值比信道內(nèi)存更大一些多徑信號(hào)引起先發(fā)信息碼字的滯后到達(dá)而影響當(dāng)前信息碼字,從而產(chǎn)生碼間干擾。
但是,事實(shí)上,碼間干擾僅僅會(huì)干擾當(dāng)前信息碼的循環(huán)前綴因此,使用適當(dāng)大小的循環(huán)前綴就能夠使,OFDM,技術(shù)消除碼間干擾在清除了循環(huán)前綴之后,信號(hào)將會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)快速傅立葉變換模塊,把信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)變回頻域信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)并行-串行轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行并串變換,就完成了對(duì)原始,OFDM,信號(hào)的接收2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)44實(shí)際使用的O,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),45,用離散傅立葉變換實(shí)現(xiàn),OFDM,的調(diào)制器,/,解調(diào)器示意圖,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)45用離散傅立葉,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),46,Wimax,與,3G,的對(duì)比,(1),802.16e,技術(shù)和,3G,技術(shù),首先由于定位不同,兩者存在很大差異,表現(xiàn)在:,從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看,,802.16e,僅定義了空中接口的物理層和,MAC,層在,MAC,層之上采用的協(xié)議以及核心網(wǎng)部分不在,802.16e,所包含的范圍之內(nèi)802.16e,的空中接口標(biāo)準(zhǔn)化工作已于近期完成3G,技術(shù)作為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò),空中接口規(guī)范、核心網(wǎng)系列規(guī)范以及業(yè)務(wù)規(guī)范等都已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作,涉及無(wú)線傳輸、移動(dòng)性管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、用戶號(hào)碼管理等內(nèi)容。
2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)46Wimax與,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),47,Wimax,與,3G,的對(duì)比,(2),從業(yè)務(wù)能力上看,,802.16e,提供的主要是具有一定移動(dòng)特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),面向的用戶主要是筆記本終端和,802.16e,終端持有者802.16e,接入,IP,核心網(wǎng),也可以提供,VoIP,業(yè)務(wù)3G,從設(shè)計(jì)最初就是為話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共同設(shè)計(jì)的,對(duì)于話音業(yè)務(wù),核心網(wǎng)絡(luò)仍采用電路交換方式實(shí)現(xiàn),,QoS,有較高的保障802.16e,犧牲了移動(dòng)性換取了數(shù)據(jù)傳輸能力的提高,它的數(shù)據(jù)帶寬優(yōu)于,3G,系統(tǒng)但是,3G,的數(shù)據(jù)能力也在不斷提高,,3G,增強(qiáng)型如,HSDPA,,已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn),10Mbit/s,的接入速率按照,ITU,的定義,,3G,增強(qiáng)型最終目標(biāo)可以達(dá)到,30Mbit/s,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)47Wimax與,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),48,Wimax,與,3G,的對(duì)比,(3),從覆蓋范圍上看,,802.16e,為了獲得較高的數(shù)據(jù)接入帶寬,(30Mbit/s),,必然要犧牲覆蓋和移動(dòng)性,因此,802.16e,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將主要解決熱點(diǎn)覆蓋,網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動(dòng)性,主要應(yīng)用會(huì)集中在游牧或低速移動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接入。
3G,則是無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò),覆蓋是連續(xù)的,用戶可以實(shí)現(xiàn)不間斷的通信2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)48Wimax與,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),49,Wimax,與,3G,的對(duì)比,(4),從無(wú)線頻譜資源上看,,3G,擁有全球統(tǒng)一的頻譜資源,而,802.16e,則正在試圖尋找,2,~,6GHZ,之間的頻率資源,各個(gè)國(guó)家目前可用的頻率都不一致因此,,802.16e,最終獲得足夠的全球統(tǒng)一頻率存在一定難度2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)49Wimax與,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),50,Wimax,與,3G,的對(duì)比,(5),從以上各個(gè)角度的分析可以看出,雖然,802.16e,在數(shù)據(jù)能力上要優(yōu)于,3G,,但是從標(biāo)準(zhǔn)化、全球統(tǒng)一頻譜、技術(shù)特性等多角度考慮,,802.16e,距離真正商用還有很長(zhǎng)的路要走,而且在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)主要解決熱點(diǎn)覆蓋,解決部分移動(dòng)性它的應(yīng)用將在,3G,之后2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)50Wimax與,2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),51,Wimax,發(fā)展前瞻,(1),需要解決的問(wèn)題:,全球頻譜可用性:,固定,WiMAX,產(chǎn)品將使用指定的,3.5GHz,、,2.5GHz,和,5.8GHz,頻譜。
這些頻段在世界上的很多地區(qū)已經(jīng)被分配,——,雖然部分增長(zhǎng)中的市場(chǎng)(如印度)仍然需要進(jìn)行新的分配全球需求和法規(guī)要求的協(xié)調(diào):,,WiMAX,市場(chǎng)的增長(zhǎng)總會(huì)存在地域上的差別WiMAX,論壇必須了解每一市場(chǎng)的細(xì)微差別,并幫助擁有不同利益的很多不同的地方、國(guó)家和地區(qū)組織在制訂相關(guān)法規(guī)時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)51Wimax發(fā),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),52,Wimax,發(fā)展前瞻,(2),,應(yīng)用開(kāi)發(fā)和支持:,,WiMAX,廠商還必須證明自己的產(chǎn)品能夠支持多種不同的應(yīng)用在廠商向消費(fèi)者市場(chǎng)推出產(chǎn)品的過(guò)程中,它們將與那些正在轉(zhuǎn)而支持各種高質(zhì)量語(yǔ)音、視頻和多媒體應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)互操作性:,不同寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)之間的互操作性是普及個(gè)人寬帶服務(wù)的關(guān)鍵這與雙模和三模設(shè)備的推出緊密相關(guān)2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)52Wimax發(fā),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),53,Wimax,發(fā)展前瞻,(3),據(jù)高科技咨詢機(jī)構(gòu),In-Stat,的最新研究報(bào)告顯示,到,2009,年,全球?qū)⒂?3%,的寬帶用戶即,850,萬(wàn)用戶采用基于,WiMAX,技術(shù)的寬帶無(wú)線接入服務(wù),其中接近,450,萬(wàn)的,WiMAX,用戶將使用基于,WiMAX,語(yǔ)音通信業(yè)務(wù);而在城市里,,WiMAX,在寬帶市場(chǎng)的份額將達(dá)到,15%,;此外作為一種低成本的寬帶技術(shù),,WiMAX,比較適合于發(fā)展中國(guó)家和偏遠(yuǎn)地區(qū)。
2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)53Wimax發(fā),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),54,Wimax,發(fā)展前瞻,(4),Wimax,在中國(guó)的發(fā)展機(jī)遇,中國(guó)幅員遼闊,存在很多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),在這些地方的信息化建設(shè)是非常落后的應(yīng)用低成本的,Wimax,技術(shù)則可以給那里架起一座信息高速公路,對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)有很大的促進(jìn)作用應(yīng)用,Wimax,技術(shù)可以迅速部署完成一個(gè)高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)例如,2008,年奧運(yùn)會(huì)期間可以在奧運(yùn)場(chǎng)館構(gòu)建,Wimax,網(wǎng)絡(luò)可以使用,Wimax,技術(shù)在大學(xué)校園內(nèi)部署高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用,WiFi,技術(shù)的校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)十分普遍,但是,Wimax,要比,WiFi,先進(jìn)很多,,Wimax,使用很少的基站即可達(dá)到整個(gè)校園的無(wú)線信號(hào)無(wú)縫連接2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)54Wimax發(fā),2024/8/12,Wimax 階段性研究匯報(bào),55,謝謝觀看,歡迎提出意見(jiàn)!,2023/8/23Wimax 階段性研究匯報(bào)55謝謝觀看,,。
