【正文】 WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括 WiMax 接入網(wǎng) (WiMax_AN)和 WiMax 核心網(wǎng) (WiMax_CSN)。從協(xié)議進展的歷程可以看出， WiMax 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢為固定 → 游牧 → 移動，并將最終成為全面支持移動性的網(wǎng)絡(luò)。 對接口物理媒體控制層做了重大改進，并在媒體接入控制層增加了切換流程等新特性。目前國內(nèi)高校已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，保證了 WiMax 作為校園無線網(wǎng)的接人方案在技術(shù)上是可行的。這時，中繼基站不僅要處理自己覆蓋校區(qū)的用戶接入，同時還要處理基站 C 的匯聚業(yè)務(wù)。各非中心基站的上行數(shù)據(jù)在中心基站處匯聚并發(fā)送到 Inter，而 Inter 將返回的所有下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)合并發(fā)送到中心基站，再由中心基站向各個非中心基站轉(zhuǎn)發(fā)。如果是在戶外，學(xué)生可以利用攜帶的筆記本電腦，隨時利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源進行學(xué)習(xí)，甚至可以參加學(xué)校范圍內(nèi)的師生討論或者加入直播課堂的學(xué)習(xí)。具體拓撲連接如圖 211 所示。通過和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行耦合 (松耦合和緊耦合 )，藉以滿足高速數(shù)據(jù)的傳輸要求，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問的無縫切換。其特點是：自帶無線鏈路，無需額外的專用鏈路設(shè)備，節(jié)省費用；撥號簡單，易于掌握和使用；施工架設(shè)方便，選址靈活；功能較為完備。節(jié)點控制器以 IP 的形式與節(jié)點綜合復(fù)用交換機連接。每個信道控制器在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部都有自身的 IP 地址（與外網(wǎng)隔離）。無線寬帶技術(shù) 使得現(xiàn)在指揮調(diào)度系統(tǒng)做到了大容量、高可靠、呼叫快、接口全、好管理、易維護，在硬件配置、軟件平臺等方面，都有良好的功能。整套系統(tǒng)具有體積小、功耗低、抗干擾能力強、實時性能好等顯著優(yōu)點，適應(yīng)礦山、石油北工、電力、公安、武警、邊防、碼頭、交通、倉庫、學(xué)校等各類地點進行監(jiān) 控監(jiān)測、搶險救災(zāi)，實現(xiàn)多點數(shù)據(jù)采集，無線寬帶回傳遙測遙控數(shù)據(jù)或視頻圖像。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 210 數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)框圖 系統(tǒng)功能：前端的視頻圖像采集可以是可見光，也可以根據(jù)客戶的選擇，加 配紅外／微光采集功能。下面就前二者加以詳細描述。 WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案 災(zāi)害現(xiàn)場 WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案 面對突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害 的現(xiàn)場情況，如何及時、準確、深入的掌握事件第一手資料，對各級指揮人員能否做出正確的判斷和處理起著至關(guān)重要的作用。 從目前的無線通信系統(tǒng)發(fā)展來看， WiMax 在最近幾年可以被移動或者固定運營商作為分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的補充網(wǎng)絡(luò)，在第一階段不支持 用戶終端的移動性。盡管基站的位置固定，路由選擇也近似固定，但是一旦無線信道的條件突然變化時，遠端基站就需要重新從多條可選路由中選擇最佳路由，增大了系統(tǒng)處理的開銷。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 這種方案的主要優(yōu)點在于能夠通過類似基站 B、 E 的中繼，使基站 C、D 能夠覆蓋到離中心 IP 網(wǎng)接入點較遠的地區(qū)，從而達到擴展基站覆蓋的目的。一種方式為：在中繼基站 B 內(nèi)設(shè)置兩套收發(fā)設(shè)備，分別與中心基站 A 和下游的遠端基站 C 及 D 進行 通信。所有的基站都首先提供覆蓋小區(qū)的用戶接入，此外，基站 B 作為中繼基站提供對遠端基站 C 和 D 業(yè)務(wù)的匯聚，基站 A 則負責(zé)基站 BF 的上下行數(shù)據(jù)調(diào)度。假定每個非中心小區(qū)使用相同的頻段，如果設(shè)置為相鄰小區(qū)，則必定相互干擾難以利用全部帶寬資源，所以我們假設(shè)遠端基站間的距離較遠，足以消除同頻干擾對每個小區(qū)可用帶寬的影響，使遠端基站到用戶站的傳輸成為資源受限而非干擾受限系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)拓撲如 圖 28 所示， 中心基站直接 與互聯(lián)網(wǎng)相連并負責(zé)本小區(qū)的用戶站接入；遠端基站與中心基站無線連接并不直接與互聯(lián)網(wǎng)相連。 同時，在支持 中定義的移動性問題上，采用基站間無線互聯(lián)方案的優(yōu) 勢也是非常明顯的。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 無線基站互聯(lián)的結(jié)構(gòu)可簡單描述如下：中心基站惟一可以接入互聯(lián)網(wǎng)，其他無線基站 (非中心基站或遠端基站 )不能直接接入互聯(lián)網(wǎng)，而是通過無線方式連接到中心基站。如果采用上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，區(qū) 與 區(qū) 間的信息交互一定要經(jīng)過邊緣路由器、區(qū)域節(jié)點，然后再通過邊緣路由器經(jīng)過有線線路返回到 區(qū) 。盡管有一些運營商在嘗試光纖接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但是對于今天追求資本回報率，希望快速占領(lǐng)市場、快速贏利的運營商，很難說它就是最好的策略。按傳統(tǒng)方式，基站通過有線方式如光纖連接到集線器、路由器或網(wǎng)橋設(shè)備。s Next Generation Inter)互連互通具有深刻意義， 區(qū) 也必須支持此功能。用戶接入核心網(wǎng)的過程為：用戶數(shù)據(jù)經(jīng)采用 WiMax 技術(shù)的接入網(wǎng)的空中接口到達基站后，通過 “ WiMaxIPv6核心 ” 接口抵達 WMAN核心網(wǎng)的邊緣路由器，由該邊緣路由器對其進行三層操作后，進入支持 MPLS 的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)傳輸，經(jīng)標簽交換后，抵達 WMAN 與核心網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)，然后進入核心網(wǎng)。在不久的將來，基于 IPv6 的無線城域網(wǎng)將形成網(wǎng)絡(luò)運營商的新業(yè)務(wù)增長點，將給運營商帶來巨大的經(jīng)濟利益和大大提高其市場競爭力。圖 27 所示 為 WiMax 與 WCDMA 緊耦合時的網(wǎng)絡(luò)組成， WiMax 的基站直接和 WCDMA 的RNC 或者 SGSN 相連。松耦合模式下兩種網(wǎng)絡(luò)共享 AAA 服務(wù)器，使得不同網(wǎng)絡(luò)在混合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用一致的用戶鑒權(quán)機制，從而可以使運營商更好地建立獨有的業(yè)務(wù)模式 ，充分利用原有計費系統(tǒng)和客戶關(guān)系。 如果混合組網(wǎng)， WiMax 可以通過兩種方式和現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：緊耦合和松耦合。而 WiMax接入網(wǎng)主要指基站，需要支持無線資源管理等功能，有時為方便和其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，還需要包含認證和業(yè)務(wù)授權(quán) (ASA)服務(wù)器。 （ 5） 同一站點，相背扇區(qū)，在基站天線前后隔離度滿足 30dB 的要求時，可以使用相同極化的同頻。 （ 2） 同一站點，同一扇區(qū)，盡可能不使用鄰頻進行組網(wǎng)，盡可能地使其錯開一個角度，以保證服務(wù)扇區(qū)內(nèi)的注冊頻點為最佳。交替極化在系統(tǒng)中的應(yīng)用如 圖 24 所示，如果只采用一個載頻，考慮到實際地形的不規(guī)則，很容易存在較嚴重的同頻干擾，而使用兩個載頻的交替極化模式，可以得到四組可用信道，從而大幅度減小干擾?？傊?，當系統(tǒng)需要擴容的時候，高階的 QAM 調(diào)制 是需要的，但這會帶來覆蓋面積減小和系統(tǒng)干擾增加等問題，這些問題可以通過將小區(qū)規(guī)劃和調(diào)制體制規(guī)劃相結(jié)合的方法來解決。由于無線資源管理機制對 WiMax 系統(tǒng)來說是一個較大的范疇，不同功能實體之間關(guān)系較復(fù)雜， 下面以其中功能相對獨立的自適應(yīng)控制機制為例闡述WiMax 系統(tǒng)的小區(qū)規(guī)劃 。這時就需要更多的發(fā)射機和接收機來完成相同的覆蓋，這樣每個 區(qū) 的覆 蓋面積減河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 少了，其需要的帶寬也隨之減少，但設(shè)備的成本卻會增加。 的扇區(qū)天線，每個天線覆蓋一個扇區(qū)。在圖 21 所示的實例中，一小區(qū)簇中有4 個小區(qū)，對于 WiMax 系統(tǒng)來說同頻干擾仍較嚴重，需要采取更加先進的機制來保證小區(qū)之間的干擾在可以容忍的限度內(nèi)?？梢圆捎酶咝У臒o線資源管理技術(shù)、先進天線技術(shù) (如智能天線和多輸入多輸出 (MIMO, MultipleInput MultipleOutput))、扇區(qū)化技術(shù)來提高系統(tǒng)頻譜效率，使小區(qū)間的頻率復(fù)用因子盡量為 1。 但是，采用 OFDM/OFDMA 技術(shù)設(shè)計的點對多點 (PMP)無線系統(tǒng)將在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃上面臨較大的問題。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 2 WiMax 組網(wǎng)方案研究 本 章節(jié) 研 究 了 基 于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 即正交頻分復(fù)用技術(shù) )技術(shù)的 WiMax 小區(qū)規(guī)劃方案，給出了各種提高頻譜效率的方案；然后對 WiMax 與現(xiàn)網(wǎng)的融合進行了 分析 ，給出了緊耦合和松耦合兩種方法，并就基于 IPv6 的 WiMax 核心網(wǎng)機制進行了闡述；最后對基站的無線互聯(lián)方案進行了探討。 WiMax 發(fā)展展望 WiMax 技術(shù)應(yīng)用的浪潮已經(jīng)來到了，但我們?nèi)孕枰硇运伎妓陌l(fā)展前景。作為推動全球 WiMax發(fā)展的主力， Intel 已經(jīng)與 HP， DEL， Acer，華 碩，聯(lián)想等世界重要計 算機制造商共同采用 45nm工藝制造的 AtomCPU，或訊馳 2CPU ，作為與EchoPeak 芯片的配套。各個環(huán)節(jié)間、各個廠商間的合作模式已經(jīng)初步穩(wěn)定，合作開發(fā)環(huán)境已經(jīng)具備，涵蓋了從標準的制定到核心網(wǎng)的構(gòu)建，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)和 制造等。但后來得到了摩托羅拉，朗訊，思科，北電網(wǎng)絡(luò)和富士通等行業(yè)巨頭的認可，并且中國的通信巨頭中興、華為等也相繼加入，因此迅速得到了發(fā)展。 現(xiàn)在，雖然臺灣在發(fā)展 WiMax中遇到了諸多問題，如網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，資金來源，以及特定 WiMax應(yīng)用服務(wù)等，但種種困難正在得到解決，運營商 也在積極投入。獲取牌照后，六家運營商已投入資金超過十億臺幣，積極的與終端設(shè)備供應(yīng)商洽談商議網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案和設(shè)備供應(yīng)的規(guī)劃。其中華為對該標準的投入最大，并且重點研究符合 。到目前為止，針對 和 行業(yè)標準河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 的制定和應(yīng)用都取得了一定的進展。 中國應(yīng)用現(xiàn)狀 2020 年 12 月， WiMax入圍 2020年中國通信產(chǎn)業(yè)的十大新技術(shù)、新業(yè)務(wù) 。 WiMax在 美國的語言服務(wù)方面已具有重要地位，僅次于傳統(tǒng)的銅線和 IP電話。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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，其決策無強制力，影響力也僅限于一定的范圍之內(nèi)，所以對于各國 監(jiān)管部門 IMT2020并不具有強制，并且 有些國家 （如美國和英國）更青睞于獨立于技術(shù)的頻譜資源分配方案。 網(wǎng)絡(luò)互操作性 不同寬帶無線網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)之間的互操作性是普及個人寬帶服務(wù)的關(guān)鍵，這與雙模和三模設(shè)備的推出緊密相關(guān)。這些頻段在世界上的很多地區(qū)已經(jīng)被分配，盡管部分增長中的市場（如印度）仍然需要進行新的分配。 WiMax 基站 安裝在一個立式或高樓，目的是為了廣播此無線信號。因此， 所使用的頻譜將比其它任何無線技術(shù)更豐富，具有以下優(yōu)點： ① 對于已知的干擾，窄的信道帶寬有利于避開干擾。 CIR 的優(yōu)先級次之，網(wǎng)絡(luò)操作者以約定的速率來提供，但速率超過規(guī)定的峰值時，優(yōu)先級會降低，還可以根據(jù)設(shè)備帶寬資源情況向用戶提供更多的傳輸帶寬。這些措施都提高了 WiMax 的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?。無線寬帶接入技術(shù)面對日益增長的 IP 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，必須適應(yīng) TCP/IP 協(xié)議對信道傳輸質(zhì)量的要求。對無線網(wǎng)絡(luò)來說，這的確是一個驚人的進步。目前該組織擁有 105 個成員，甚至包括 Alcatel、 ATamp。 WiMax 的無線信號傳輸距離最遠可達 50公里，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是 3G(3rd Generation，第三代移動通信 )基站的 10 倍。 WiMax 是一項新興的寬帶無線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達 50km。 關(guān)鍵字 ： WiMax OFDM 網(wǎng)絡(luò)切換 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II ABSTRACT Broadband wireless access technology as one of the most development potential in the next generation munication work access technology, is being more and more attention in the as an emerging broadband wireless access technology, covering a wide range and large transmission bandwidth, has bee the mon focus of attention of the telemunications industry. In particular, the next version of the WiMax standard can support both fixed and mobile broadband wireless access, support vehicle highspeed mobile terminal. In fact, China Mobile, China Net, including four major tele operators in the WiMax test. Therefore, the WiMax wireless access systems working issues will bee an important issue. This article introduced the WiMax standard, technology and related applications based on WiMax working solutions. Based on OFDM technology WiMax cell planning program are given a variety of programs to improve spectral effi