【正文】 其當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時，將增加信息傳遞的延時，造成切換的不成功或通信中斷。但有線的有效傳輸距離一般是 10km 左右，雖然遠大于 WLAN 的覆蓋范圍，但對于幾十千米以外的區(qū)域是鞭長莫及。 無線城域網(wǎng)中的 區(qū) 需要提供對 IPv6 路由協(xié)議、自動配置、組播、 QoS算法實現(xiàn)、移動性管理等的完整支持，這是研究的重點。 圖 27 WiMax和 WCDMA在緊耦合模式下的組網(wǎng)結(jié)構(gòu) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 基于 IPv6 的 WiMax 核心網(wǎng)移動通信 基于 的無線城域網(wǎng) (WMAN)應(yīng)用將基于 IP 分組數(shù)據(jù)，而目前采用的 IP 仍然是 IPv4。松耦合對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較小， WiMax 直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的 AAA(認證，授權(quán)和計費 )服務(wù)器，避免 WiMax 數(shù) 據(jù)流經(jīng)過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng) ，如圖 26 所示 。 針對免許可證頻段， 協(xié)議還規(guī)定了動態(tài)頻率選擇方案，同時，WiMax 系統(tǒng)可以支持多輸入多輸出、智能天線、 OFDMA 等技術(shù)，可降低頻率干擾、增加網(wǎng)絡(luò)容量。聯(lián)合采用兩載頻和極化天線技術(shù)，在不需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行較大改動的情況下，就可使系統(tǒng)獲得更多的可用信道。 高階的調(diào)制方式具有更高的頻譜效率，因此可以采用高階調(diào)制來提高系統(tǒng)的容量。小區(qū)可以通過分裂成更多扇區(qū)的方式，使每個扇區(qū)的可用子信道數(shù)量增加，以此支持更高的數(shù)據(jù)速率。 基于小區(qū)簇的頻率規(guī)劃 基于小區(qū)簇的頻率復(fù)用技術(shù)可以在不犧牲覆蓋面積的前提下提高系統(tǒng)容量。 WiMax 組網(wǎng) 概述 標(biāo)準(zhǔn)只定義了空中接口規(guī)范， WiMax 如何組網(wǎng)是未來商用的關(guān)鍵問題之一，需要仔細研究。 (2)設(shè)備制造商： Alcatel， Alvarion， Proxim，西門子，中興，華為等寬帶無線接入廠商都考慮開發(fā)基于 協(xié)議的下一代產(chǎn)品。在短短的幾年內(nèi)， WiMax產(chǎn)業(yè)化逐漸加快，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善并具有了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。 英特爾與臺灣有合作意向，并簽訂了意向書，協(xié)定從 2020起至 3013年 5年內(nèi)投資 5億美元來進行相關(guān)設(shè)備的采購，并且在 2020 年 10 月底宣布了對臺灣 WiMax產(chǎn)業(yè)的投資決定，促進其發(fā)展，并投資 億元新臺幣（約1188萬美元）入股威麥斯 20%的 股權(quán)，后者為臺灣北區(qū)的 WiMax運營商。 針對 WiMax的可行性測試工作也在中國得到了充分的開展。在 WiMax被認定為是四大 3G 標(biāo)準(zhǔn)之一后，逐漸成為行業(yè)潮流，美國越來越多的移動服務(wù)運營商愿意使用 WiMax。 WiMax 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外發(fā)展現(xiàn)狀 2020 年 10 月 19 日， WiMax被國際電信聯(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。 用戶接收到信號，然后啟動筆記本電腦上的 WiMax 功能 ,或 Mobile Inter Device (MID)，或者 WiMax 調(diào)制解調(diào)器 。 BE 則具有更低的優(yōu)先級，這種服務(wù)類似于傳統(tǒng) IP 網(wǎng)絡(luò)的盡力而為的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)不提供優(yōu)先級與速率的保證。在 WiMax 技術(shù)的應(yīng)用條件下 (室外遠距離 )，無線信道的衰落現(xiàn)象非常顯著，在質(zhì)量不穩(wěn)定的無線信道上運用 TCP/IP 協(xié)議，其效率將十分低下。T、英國電信、 FUJITSU、 Nokia 以及 Intel等行業(yè)巨頭 [1]。 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。 設(shè)計出了 災(zāi)害現(xiàn)場 WiMax 端網(wǎng)絡(luò)組建方案和在校園無線網(wǎng)中的接入方案 。 題目 答辯委員會成員 主 席（組長） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 答辯前向畢業(yè)設(shè)計答辯委員會（小組）提交了如下資料： １、設(shè)計（論文）說明 共 頁 ２、圖紙 共 張 ３、評閱人意見 共 頁 ４、指導(dǎo)教師意見 共 頁 根據(jù)學(xué)生所提供的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料、評閱人和指導(dǎo)教師意見以及在答辯過程中學(xué)生回答問題的情 況，畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總評語 — 6— 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總評成績 畢業(yè)設(shè)計答辯委員會主席（組長） 簽名 委員（組員）簽名 年 月 日河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 寬帶 無線接入技術(shù)作為下一 代通信網(wǎng)中最具發(fā)展?jié)摿Φ慕尤爰夹g(shù)之一，正受到業(yè)界越來越多的關(guān)注。然后 給出了 WiMax 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，詳細描述了 WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間兩種主要的切換方式，介紹了其切換機制，并給出了其切換流程圖和主要切換步驟。 WiMax 的技術(shù) 起點較高，采用了代表未來通信技 術(shù) 發(fā) 展 方 向 的 OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/ Orthogonal Frequency Division Multiple Access)等 先進技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展， WiMax 將逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化，而3G 則將實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度將會越來越高。 WiMax的技術(shù)優(yōu)勢 WiMax 的技術(shù)優(yōu)勢可以簡要概括為以下幾點： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 (1)傳輸距離遠 WiMax 的無線信號傳輸距離最遠可達 50 公里，是 WIFI(無線局域網(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) 基站就能實現(xiàn)全覆蓋，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴展。 WiMax 技術(shù)在鏈路層加入了 ARQ （ Automatic Repeatrequest） 機制 ，減少到達網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯，可大大提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量。在系統(tǒng)滿足其他用戶較高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的條件下，盡力為用戶提供傳輸帶寬。 WiMax 面臨的問題 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題。 WiMax成為第四個 3G 標(biāo)準(zhǔn)家之后，由于無線資源主要針對 IMT（ International Mobile Telemunication，國際移動通信）技術(shù)進行分配，因而在當(dāng)前市場中，運營商采用 WiMax標(biāo)準(zhǔn)來部署網(wǎng)絡(luò)將更加方便。美國的 Sprint和 ATamp。 2020 年，作為迄今為止亞太地區(qū)最大規(guī)模的 WiMax領(lǐng)域項目，廣東網(wǎng)通 WiMax網(wǎng)絡(luò)，被上海貝爾阿爾卡特取得合同。而早在 2020年 10月，為了對設(shè)備商與運營商提供開放環(huán)境，協(xié)作其開發(fā) WiMax應(yīng)用服務(wù)和測試工作，全球首座應(yīng)用實驗室在 WiMax論壇的授權(quán)下與臺灣工研院合作成立了。 WiMax論壇的成員超過 522個，包括芯片制造商，設(shè)備供應(yīng)商，服務(wù)運營商以及相關(guān)行業(yè)的研究機構(gòu)等。目前全世界 WiMax基站制河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 造商起過 25家，其中包括 AlactelImcem， Alvarion， Apeto Networks，Cisco， Motorola， NEC，等。 WiMax 組網(wǎng)牽涉到以下幾方面的問題：基于OFDM 技術(shù)的 WiMax 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，如何提高頻率復(fù)用率是規(guī)劃的關(guān)鍵； WiMax無線空中接口網(wǎng)與現(xiàn)有核心網(wǎng)的互聯(lián)，如何把 WiMax 系統(tǒng)的空中接口網(wǎng)絡(luò)和基于 IP 技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)有機結(jié)合在一起，支持無縫的移動性管理，保證用戶的 QoS 要求，同時便于計費、認證和鑒權(quán)等，是研究的重點。將可使用的頻點分成幾組然后分配給小區(qū)簇中的小區(qū)使用，保證相鄰小區(qū)間不使用同一組頻點。當(dāng)扇區(qū)數(shù)量由四個變?yōu)榘藗€的時候，小區(qū)的容量近似翻了一倍。但隨著調(diào)制階數(shù)的增加，接收機的復(fù)雜度也要隨之增加，而且小區(qū)間干擾也越來越嚴重 (不同調(diào)制方式之間目標(biāo) SIR(信干比 )變化達到 16dB)，這也對接收設(shè)備提出了更高的要求。 圖 24 極化天線技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 根據(jù)以上各種提高系統(tǒng)頻譜效率技術(shù)的描述可知，為了減小干擾，盡量保證小區(qū)的頻率復(fù)用因子為 1，其網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃方案應(yīng)該服從如下原則： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （ 1） 除非距離達到 57 個倍程，或 者兩者之間有較好的阻擋物，否則相鄰站點不允許出現(xiàn)相同方向的同頻復(fù)用。 WiMax 系統(tǒng)的核心網(wǎng)策略 WiMax 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括 WiMax 終端、 WiMax 無線接入網(wǎng)和 WiMax核心網(wǎng) 3部分， 如圖 25所示 。這種方式保證了 WiMax 和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相互獨立，并且可以使用移動 IP 支持網(wǎng)間的移動性，但這會導(dǎo)致較高的延時。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，未來的發(fā)展趨勢是 IPv6 將代替 IPv4 以滿足更高的要求。這里的 區(qū) 兼容了路由功能，所以必須支持核心網(wǎng)上使用的主要路由協(xié)議。在有寬帶接入需求的區(qū)域一般會選取一個最合適的位置來安裝基站，但這個位置不一定有現(xiàn)成的有線接入點，很多情況下距離有線接入點還有較 長距離。 相對來說，無線傳輸手段具有快速靈活的優(yōu)勢，應(yīng)用在基站互聯(lián)上，具有投資少、見 效快、組網(wǎng)靈活的特點，同時將擴大系統(tǒng)覆蓋范圍，解決更大范圍的寬帶無線接入問題，可以幫助運營商在激烈的寬帶業(yè)務(wù)競爭中快速、有效地占領(lǐng)市場。下面介紹我們提出的兩種組網(wǎng)方案供參考。這要求基站提供兩套設(shè)備，一套供基站之間無線通信需要，另外一套供基站和用戶站之間通信使用。 另外一種方式為：所有的基站仍都只采用一套收發(fā)設(shè)備，但采用 Mesh組網(wǎng)機制，即中心基站 A 對所有遠端基站進行統(tǒng)一調(diào)度，使得最終接入基站 A 的任意兩基站間的通信在基站 A 的調(diào)度下不會干擾其他基站間通信。此外，如何在全網(wǎng)范圍內(nèi)分配頻段，使不同層次的基站能同時通信，也是需 要深入 研究的問題。 面對野外復(fù)雜的周邊環(huán)境， WiMax基站及其他終端產(chǎn)品可以滿足防震、防塵、防水的要求，迅速組建綜合通信平臺，上傳視頻圖像信息，接受各級指揮中心的指揮調(diào)度，并且可與各種網(wǎng)絡(luò)平臺對接，進行高速的海量數(shù)據(jù)交換傳輸，支持各種文件格式的遠距離傳輸。 目前中國使用的現(xiàn)場指揮系統(tǒng)主要是軍轉(zhuǎn)民品，視音頻壓縮編碼采用MPEG2/4或?qū)Ｓ兴惴?，具有畫質(zhì)清晰、色彩亮麗、圖像流暢的特點，實時傳輸 DVD 畫質(zhì)數(shù)字圖像、高保真立體聲語音及用戶數(shù)據(jù)的能力。 系統(tǒng)構(gòu)成：包括信道控制器、基站控制器、節(jié)點控制器、綜合復(fù)用交換機。會議能力 30方 x2，同時可召開 30個會議，一個會議最多可以有 30方成員，還可擴至 30方 x6。這樣做的好處是對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造較小，兩種網(wǎng)絡(luò)共享 AAA 服務(wù)器，同時能夠?qū)崿F(xiàn)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)獨立運營，并且形成獨立的業(yè)務(wù)模式；但缺點是有較大的網(wǎng)間切換時延，不適合提供實時 }生業(yè)務(wù)。 ⑵ 基站互聯(lián) 在 IEEE802． 16／ WiMax 的組網(wǎng)過程中，基站的無線互聯(lián)是對傳統(tǒng)接河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 人的突破，它的關(guān)鍵是中心基站概念的提出。但從另一方面來說，這是目前無線、有線技術(shù)相融合過程 中必然會面臨的問題，也是 WiMax 這一新技術(shù)和現(xiàn)有成熟技術(shù)磨合，并逐步趨向?qū)嶋H應(yīng)用的過程中必須要克服的障礙。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述 隨著 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的正式通過，無線城域網(wǎng) (Wireless MAN)的發(fā)展進入到一個新階段，即全面支持移動性階段。WiMax_CSN 為 WiMax 用戶提供 IP 連接服務(wù)，包含很多功能實體，例如路由器、 AAA 代理 /服務(wù)器、用戶數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)關(guān)等。根據(jù) 協(xié)議規(guī)定，可以通過掃描請求和掃描響應(yīng)消息使 MS 周期掃描鄰區(qū) 區(qū) 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 系統(tǒng)間切換 跨 ASNGW 切換可采用以下兩種方式實現(xiàn)：基于標(biāo)準(zhǔn) Mobile IP(簡稱MIP)方式和基于代理 MIP 方式?；?MIP 的切換流程是標(biāo)準(zhǔn)的 MIP 流程。通過掃描測量， MS 得到鄰區(qū) 區(qū) 的 CINR 和當(dāng)前服務(wù) 區(qū) (s區(qū) )的 CINR 值進行比較從而決定是否發(fā)起切換 [10]。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的切換主要有系統(tǒng)內(nèi)切換和 系統(tǒng)間的切換。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)。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。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)。具