【正文】 ......... 9 基于小區(qū)簇的頻率規(guī)劃 ............................ 10 基于無(wú)線(xiàn)資源管理的小區(qū)規(guī)劃移動(dòng)通信 ............ 11 基于極化天線(xiàn)的小區(qū) 規(guī)劃 .......................... 12 WiMax 系統(tǒng)的核心網(wǎng)策略 ............................... 13 WiMax 和其他現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通 ................. 14 基于 IPv6 的 WiMax 核心網(wǎng)移動(dòng)通信 ................. 16 基站無(wú)線(xiàn)互聯(lián)方案 ..................................... 17 星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ................................ 18 多跳中繼網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu) ............................ 19 WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案 ................................. 22 災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng) WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案 .................... 22 WiMax 在 校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)中的接入方案 .................. 25 3 WiMax 的網(wǎng)絡(luò)切換管理 ....................................... 28 WiMax 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述 ................................... 28 WiMax 網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................... 28 WiMax 網(wǎng)絡(luò)的切換管理 ................................. 29 系統(tǒng)內(nèi)切換 .................................... 29 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii 系統(tǒng)間切換 .................................... 32 4 WiMax 的應(yīng)用前景 ........................................... 36 應(yīng)用模式 ............................................. 36 固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)的接入 ............................. 36 NGN 網(wǎng)絡(luò)的接入 .................................. 37 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入補(bǔ)充 ............................. 37 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站傳輸 ............................... 37 WiMax 在中國(guó)的發(fā)展機(jī)遇 ............................... 38 5 總 結(jié) .................................................... 40 致 謝 ...................................................... 41 參考文獻(xiàn) .................................................... 42 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 前 言 WiMax 技術(shù)的出現(xiàn)和概述 WiMax 全稱(chēng)為 World wide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互聯(lián)接入。 WiMax 的另一個(gè)名字是 。 WiMax 是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá) 50km。 WiMax 還具有 QoS（ Quality of Service） 保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu) 點(diǎn)。 WiMax 的技術(shù) 起點(diǎn)較高，采用了代表未來(lái)通信技 術(shù) 發(fā) 展 方 向 的 OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/ Orthogonal Frequency Division Multiple Access)等 先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展， WiMax 將逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G 則將實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度將會(huì)越來(lái)越高。 WiMax 是由采用 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和器件供應(yīng)商成立的一個(gè)非贏(yíng)利性生產(chǎn)團(tuán) 體，主要是向市場(chǎng)推廣新的無(wú)線(xiàn)通訊標(biāo)準(zhǔn) ， 是一種面向城域網(wǎng)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速無(wú)線(xiàn)連接。 WiMax 的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá) 50公里，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是 3G(3rd Generation，第三代移動(dòng)通信 )基站的 10 倍。 WiMax 是一項(xiàng)基于 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入城域網(wǎng) (Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network， BWAMAN)技術(shù)，其基本目標(biāo)是提供一種在城域網(wǎng)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多廠(chǎng)商環(huán)境下，可有效地互操作的寬帶無(wú)線(xiàn)接入手段 。 WiMax 的眾多支持者早在 2O01 年就成立了 WiMax 論壇組織，相關(guān)研究則開(kāi)展得更早。 WiMax論壇旨在推廣 IEEE 無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前該組織擁有 105 個(gè)成員，甚至包括 Alcatel、 ATamp。T、英國(guó)電信、 FUJITSU、 Nokia 以及 Intel等行業(yè)巨頭 [1]。 WiMax的技術(shù)優(yōu)勢(shì) WiMax 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以簡(jiǎn)要概括為以下幾點(diǎn)： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 (1)傳輸距離遠(yuǎn) WiMax 的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá) 50 公里，是 WIFI(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) )所不能比擬的，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是 3G 基站的 10 倍，只要建設(shè)少數(shù) 基站就能實(shí)現(xiàn)全覆蓋，這樣就使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。 (2)接入速度高 WiMax 所能提供的最高接入速度是 70M，這個(gè)速度是 3G 所能提供的寬帶速度的 30 倍。對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，這的確是一個(gè)驚人的進(jìn)步。 WiMax 采用 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用 )調(diào)制方式，每個(gè)頻道的帶寬為 20MHz，通過(guò)室外固定天線(xiàn)穩(wěn)定地收發(fā)無(wú)線(xiàn)電波，因此，可實(shí)現(xiàn) 的最大傳輸速度 (3)提供廣泛的多媒體通信服務(wù) 由于 WiMax 較之 WiFi 具有更好的可擴(kuò) 展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級(jí)的多媒體通信服務(wù)。其中包括語(yǔ)音，數(shù)據(jù)和視頻的傳輸。 WiMax的技術(shù)特點(diǎn) (1)鏈路層技術(shù) TCP/IP 協(xié)議的特點(diǎn)之一是對(duì)信道的傳輸質(zhì)量有較高的要求。無(wú)線(xiàn)寬帶接入技術(shù)面對(duì)日益增長(zhǎng)的 IP 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，必須適應(yīng) TCP/IP 協(xié)議對(duì)信道傳輸質(zhì)量的要求。在 WiMax 技術(shù)的應(yīng)用條件下 (室外遠(yuǎn)距離 )，無(wú)線(xiàn)信道的衰落現(xiàn)象非常顯著，在質(zhì)量不穩(wěn)定的無(wú)線(xiàn)信道上運(yùn)用 TCP/IP 協(xié)議，其效率將十分低下。 WiMax 技術(shù)在鏈路層加入了 ARQ （ Automatic Repeatrequest） 機(jī)制 ，減少到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯(cuò)，可大大提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量。同時(shí) WiMax 采用天線(xiàn)陣、天線(xiàn)極化方式等天線(xiàn)分集技 術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)信道的衰落。這些措施都提高了 WiMax 的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅堋? (2)QoS 性能 WiMax 可以向用戶(hù)提供具有 QoS 性能的數(shù)據(jù)、視頻、話(huà)音 (VoIP) 業(yè)務(wù)。 WiMax 可以提供三種等級(jí)的服務(wù)： CBR(Constant Bit Rate，固定帶河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 寬 )、 CIR(Committed Rate，承諾帶寬、 BE(Best Effort，盡力而為 )。 CBR的優(yōu)先級(jí)最高，任何情況下網(wǎng)絡(luò)操作者與服務(wù)提供商以高 優(yōu)先級(jí)、高速率及低延時(shí)為用戶(hù)提供服務(wù)，保證用戶(hù)訂購(gòu)的帶寬。 CIR 的優(yōu)先級(jí)次之，網(wǎng)絡(luò)操作者以約定的速率來(lái)提供，但速率超過(guò)規(guī)定的峰值時(shí)，優(yōu)先級(jí)會(huì)降低，還可以根據(jù)設(shè)備帶寬資源情況向用戶(hù)提供更多的傳輸帶寬。 BE 則具有更低的優(yōu)先級(jí)，這種服務(wù)類(lèi)似于傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡(luò)的盡力而為的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)不提供優(yōu)先級(jí)與速率的保證。在系統(tǒng)滿(mǎn)足其他用戶(hù)較高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的條件下，盡力為用戶(hù)提供傳輸帶寬。 (3)工作頻段 整體來(lái)說(shuō)， 工作的頻段采用的是無(wú)需授權(quán)頻段，范圍在 2GHz至 66GHz 之間，而 則是一種采用 2G 至 11GHz 無(wú)需授權(quán)頻段的寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)，其頻道帶寬可根據(jù)需求在 至 20MHz 范圍進(jìn)行調(diào)整。因此， 所使用的頻譜將比其它任何無(wú)線(xiàn)技術(shù)更豐富，具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 對(duì)于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開(kāi)干擾。 ② 當(dāng)信息帶寬需求不大時(shí)，窄的信道帶寬有利于節(jié)省頻譜資源。 ③ 靈活的帶寬調(diào)整能力，有利于運(yùn)營(yíng)商或用戶(hù)協(xié)調(diào)頻譜資源。 WiMax的主要設(shè)備 WiMax 網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)主要組件 :一個(gè)基站和用戶(hù)設(shè)備。 WiMax 基站 安裝在一個(gè)立式或高樓，目的是為了廣播此無(wú)線(xiàn)信號(hào)。 用戶(hù)接收到信號(hào)，然后啟動(dòng)筆記本電腦上的 WiMax 功能 ,或 Mobile Inter Device (MID)，或者 WiMax 調(diào)制解調(diào)器 。 WiMax 面臨的問(wèn)題 盡管 WiMax 技術(shù)正在高速向前發(fā)展，但是仍然面臨著一些急需解決的問(wèn)題。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 全球頻譜可用性 固定 WiMax 產(chǎn)品將使用指定的 、 、 頻段頻譜。這些頻段在世界上的很多地區(qū)已經(jīng)被分配，盡管部分增長(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 論壇必須了解每一個(gè)市場(chǎng)的細(xì)微差別，并在擁有不同利益的地方、國(guó)家和地區(qū)組織制訂相關(guān)法規(guī)時(shí)積極進(jìn)行協(xié)調(diào)。 應(yīng)用開(kāi)發(fā)和支持 WiMax 廠(chǎng)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(chǎng)商向消費(fèi)者市場(chǎng)推出產(chǎn)品的過(guò)程中，將與那些正在轉(zhuǎn)向支持各種高質(zhì)量話(huà)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(xiàn)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)。 WiMax 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 2020 年 10 月 19 日， WiMax被國(guó)際電信聯(lián)盟 （ International Telemunication Union， ITU）正式批為全球第 4 大 3G 標(biāo)準(zhǔn)，與 CDMA2020， WCDMA 和 TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)并列。 WiMax成為第四個(gè) 3G 標(biāo)準(zhǔn)家之后，由于無(wú)線(xiàn)資源主要針對(duì) IMT（ International Mobile Telemunication，國(guó)際移動(dòng)通信）技術(shù)進(jìn)行分配，因而在當(dāng)前市場(chǎng)中，運(yùn)營(yíng)商采用 WiMax標(biāo)準(zhǔn)來(lái)部署網(wǎng)絡(luò)將更加方便。ITU 的決定出臺(tái)之后，最初受到影響最大的可能是 UTM（ Universal Mobile Telemunications System，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）擴(kuò)展頻段，即 GHz 之間頻段。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ITU的決定有利于 WiMax技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，但由于 ITU屬于非政府組織，其決策無(wú)強(qiáng)制力，影響力也僅限于一定的范圍之內(nèi)，所以對(duì)于各國(guó) 監(jiān)管部門(mén) IMT2020并不具有強(qiáng)制，并且 有些國(guó)家 （如美國(guó)和英國(guó)）更青睞于獨(dú)立于技術(shù)的頻譜資源分配方案。但縱然 WiMax沒(méi)有獲準(zhǔn)成為 IMT標(biāo)準(zhǔn)，也不影響它作為一種有效技術(shù)在應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行推廣。 最近幾年來(lái)， WiMax技術(shù)伴隨著全球技術(shù)廠(chǎng)商，設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商的共同應(yīng)用和推廣而得到了迅猛的發(fā)展，并在 3G和 WLAN 技術(shù)市場(chǎng)成熟后被認(rèn)為是又一個(gè)在業(yè)界具有巨大潛力的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。 隨著電子工藝技術(shù)的發(fā)展， WiMax設(shè)備的制造和運(yùn)營(yíng)成本逐年降低，使其成為美國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商推動(dòng)的商業(yè)模式，因此美國(guó)在 2020 年就開(kāi)始構(gòu)建 WiMax網(wǎng)絡(luò)了。 WiMax在 美國(guó)的語(yǔ)言服務(wù)方面已具有重要地位，僅次于傳統(tǒng)的銅線(xiàn)和 IP電話(huà)。在 WiMax被認(rèn)定為是四大 3G 標(biāo)準(zhǔn)之一后，逐漸成為行業(yè)潮流，美國(guó)越來(lái)越多的移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商愿意使用 WiMax。美國(guó)的 Sprint和 ATamp。T等大型通信公司都認(rèn)為 WiMax前景樂(lè)觀(guān)，愿意將其作為公司的一種備選技術(shù)，其開(kāi)放性更有利于運(yùn)營(yíng)商提供優(yōu)良的寬帶接入。 中國(guó)應(yīng)用現(xiàn)狀 2020 年 12 月， WiMax入圍 2020年中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的十大新技術(shù)、新業(yè)務(wù) 。 中國(guó)地理位置寬廣，面積為全球第三大，地理環(huán)境復(fù)雜，存在很多偏遠(yuǎn)和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，通信基礎(chǔ)設(shè) 施還不完善，亟需得到解決，因此在中國(guó)面臨著難得的發(fā)展機(jī)遇。 WiMax覆蓋范圍廣，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低廉，投入運(yùn)營(yíng)周期短，很適合作為這些地區(qū)的信息高速公里的技術(shù)方案，將來(lái)會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展起到強(qiáng)大的推動(dòng)作用。 最近，中國(guó)為了推動(dòng) WiMax在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用，各設(shè)備供應(yīng)商和研究機(jī)構(gòu)都積極研究 WiMax的全球性統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并且中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ China Communications Standards Association， CCSA）與 工作組建立了長(zhǎng)期緊密的聯(lián)系。到目前為止，針對(duì) 和 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文