【正文】 ， WCDMA 和 TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)并列。 針對(duì) WiMax的可行性測(cè)試工作也在中國(guó)得到了充分的開(kāi)展。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。 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(lái)商用的關(guān)鍵問(wèn)題之一，需要仔細(xì)研究。小區(qū)可以通過(guò)分裂成更多扇區(qū)的方式，使每個(gè)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。聯(lián)合采用兩載頻和極化天線技術(shù)，在不需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行較大改動(dòng)的情況下，就可使系統(tǒng)獲得更多的可用信道。松耦合對(duì)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(rèn)證，授權(quán)和計(jì)費(fèi) )服務(wù)器，避免 WiMax 數(shù) 據(jù)流經(jīng)過(guò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng) ，如圖 26 所示 。 無(wú)線城域網(wǎng)中的 區(qū) 需要提供對(duì) IPv6 路由協(xié)議、自動(dòng)配置、組播、 QoS算法實(shí)現(xiàn)、移動(dòng)性管理等的完整支持，這是研究的重點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程將受到多段通信信道狀況的影響，尤其當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，將增加信息傳遞的延時(shí)，造成切換的不成功或通信中斷。 這種方案的另 外一種應(yīng)用是在基站之間采用 LMDS(本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù) )技術(shù)，在基站和用戶終端之間采用 協(xié)議規(guī)范。 (4)中心基站覆蓋的遠(yuǎn)端基站數(shù)目過(guò)多時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)資源分配也將變得異常復(fù)雜。視頻采集與前端數(shù)據(jù)發(fā)射連為一體，重量輕，可隨時(shí)機(jī)動(dòng)，適應(yīng)各種地質(zhì)環(huán)境和氣象條件。處理數(shù)據(jù)迅速，支持多客戶端同時(shí)訪問(wèn)。如果各個(gè)校區(qū)都配置了 WiMax 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)學(xué)校就可以形成一個(gè)準(zhǔn)移動(dòng)的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。本章 給出了 WiMax 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)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(jī)制，并給出了其切換流程圖和主要切換步驟 [5]。在各種切換類型中，這種連續(xù)的 CINR 測(cè)量都是必須的。這種方式中， MIP 客戶端駐留在 MS 上， MS 實(shí)現(xiàn) MIP 功能，而 ASNGW 承擔(dān) FA 功能，其基本 MIP 切換流程如圖 34 所示 [12]。 系統(tǒng)內(nèi)切換 L2 的移動(dòng)一般是指在同一個(gè) ASN GW 下的移動(dòng)，對(duì)于 L2 的移動(dòng)性管理方案，主要支持 協(xié)議中規(guī)定的各種切換，描述 intraASN 切換(層 2 切換 )的觸發(fā)機(jī)制和切換流程，對(duì)于 intraASN 切換，采用了 R8 接口實(shí)現(xiàn) 區(qū) 間的通訊。但是由于 WiMax 技術(shù)和設(shè)備都不夠成熟，因此在方案的可實(shí)施性上，存在著與現(xiàn)有校園網(wǎng)系統(tǒng)融合的問(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） 26 圖 211 WiMax 在校園 無(wú)線網(wǎng)中的接入拓?fù)鋱D 在校區(qū)本部和分校區(qū) B 的 WiMax 無(wú)線校園網(wǎng)絡(luò)中，整個(gè)學(xué)校就是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)教室。利用 IP 連接更加靈活、方便，網(wǎng)絡(luò)通訊速度快，保證大流量業(yè)務(wù)的穩(wěn)定傳輸。 ⑴ 視頻信息采集分系統(tǒng) 系統(tǒng)組成：在視頻圖像的傳輸中，經(jīng)常遇到地形條件復(fù)雜或監(jiān)控地點(diǎn)隨時(shí)變化的使用場(chǎng)合。但是其缺陷也是非常明顯的 ： (1)基站 A、 B、 E 不僅要處理本小區(qū)的接入，還需要考慮其他基站的上行和下行鏈路數(shù)據(jù)中繼，因此要承擔(dān)較重的負(fù)載，尤其是直接與 IP 網(wǎng)絡(luò)通信的基站 A，對(duì)其處理能力及無(wú)線資源管理要求很高。 圖 28 星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 這種方案的思想為中心基站將遠(yuǎn)端基站當(dāng)作第一級(jí)用戶站， 將遠(yuǎn)端基站的用戶站及本服務(wù)區(qū)域的用戶站當(dāng)作第二級(jí)用戶站。而且，一旦網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完畢，一般很難重新調(diào)整。因此，需要研究結(jié)合 IPv6 核心網(wǎng)和WiMax 接入網(wǎng)的組網(wǎng)方案 [3]。而核心網(wǎng)主要用于解決用戶認(rèn)證、漫游等功能及作為 其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口 [2]。 如圖 23 所示， 在原有扇區(qū)劃分和單一調(diào)制 BPSK 方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)所處地域不同，采用不同的調(diào)制方式，越靠近基站，則河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 使用的調(diào)制方式越高。如果使采用同一頻點(diǎn)組的小區(qū)的間隔距離更遠(yuǎn)，就需要更多的頻率資源，但是目前留給 WiMax 系統(tǒng)的頻率資源較少，只能通過(guò)扇區(qū)技術(shù)、無(wú)線資源管理機(jī)制和先進(jìn)天線技術(shù)來(lái)減少同頻干擾。 （ 1） WiMax 技術(shù)在移動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展不可能一帆風(fēng)順，尋找全球統(tǒng)一的頻率、解決切換、漫游等問(wèn)題都是發(fā)展的障礙。 WiMax的發(fā)展將臺(tái)灣地區(qū)的電信服務(wù)運(yùn)營(yíng)商和興盛的電腦產(chǎn)業(yè)合并到了同一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)，構(gòu)成了全新的產(chǎn)業(yè)模式，為產(chǎn)業(yè)提供了河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 更多的創(chuàng)新空間。 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。 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)。 (2)QoS 性能 WiMax 可以向用戶提供具有 QoS 性能的數(shù)據(jù)、視頻、話音 (VoIP) 業(yè)務(wù)。 WiMax 是一項(xiàng)基于 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(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)的多廠商環(huán)境下，可有效地互操作的寬帶無(wú)線接入手段 。事實(shí)上，包括移動(dòng)、 網(wǎng)通 在內(nèi)的中國(guó)四大電信 運(yùn)營(yíng)商 都在對(duì) WiMax 進(jìn)行 測(cè)試 。因此， WiMax 無(wú)線接入系統(tǒng)的組網(wǎng)問(wèn)題將成為一個(gè)重要的課題。 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 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 )。 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。 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。臺(tái)灣地區(qū)在 WiMax發(fā)展應(yīng)用中走在了世界的前列，具有示范作用，將給全球的 WiMax產(chǎn)業(yè)帶來(lái)整體提升。 （ 2）可以將 WiMax 芯片內(nèi)置到手機(jī)中，與 3G 甚至 B3G 融合，最終與移動(dòng)通信在 4G 匯合，形成一個(gè)真正無(wú)縫的、無(wú)處不在的移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)。 圖 21 頻率復(fù) 用因子為 4時(shí)的小區(qū)規(guī)劃 通過(guò)扇區(qū)技術(shù)提高系統(tǒng)容量的方法如 圖 22 所示 。離基站最近的區(qū)域采用最高階 64QAM 調(diào)制方式，然后是 16QAM，再是 QPSK，最外圈的區(qū)域使用 BPSK。 圖 25 WiMax網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 WiMax 和其他現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通 由于 系列協(xié)議只定義了無(wú)線空中接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于 WiMax 的核心網(wǎng)沒(méi)有涉及。 基于 IPv6 的無(wú)線城域網(wǎng)分為兩部分：接入網(wǎng)與核心網(wǎng)。同時(shí)對(duì)于離互聯(lián)網(wǎng)接入點(diǎn)較遠(yuǎn)的地區(qū)，如邊遠(yuǎn)山區(qū)建立基站勢(shì)必將投入較大的有線傳輸線路費(fèi)用，以致基于成本的考慮對(duì)這些地區(qū)不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的覆蓋 [4]。 頻段覆蓋范圍與 頻段覆蓋范圍部分重疊，但互不干擾，如同兩個(gè)單獨(dú)的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)。 (2)基站 A 的集中協(xié)調(diào)同步過(guò)程將大大增加基站間數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，并且傳輸效率也將明顯降 低，這對(duì)于需要保證延時(shí)的通信是非常敏感的， QoS得不到保證。傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式已無(wú)法滿足使用要求，為了解決這一問(wèn)題，一般由現(xiàn)場(chǎng)攝像發(fā)射機(jī)、便攜中繼、固定中繼、控制中心四大部分組成。裝有大型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行節(jié)點(diǎn)服務(wù)器控制軟件，統(tǒng)一控制用戶跨網(wǎng)呼叫、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)和語(yǔ)音交換。戶內(nèi)外的學(xué)生可以方便地集中學(xué)習(xí)區(qū)域，如教室、湖 邊、小樹(shù)林等。如何真正實(shí)現(xiàn)這兩種技術(shù)的完美結(jié)合，提供完整的、可實(shí)現(xiàn)的解決方案，隨著 WiMax技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展和成熟，相信在不久的將來(lái)必將給出完滿的答案，本文提 出的建設(shè)方案也將得到具體的實(shí)現(xiàn)。切換場(chǎng)景主要參考圖 32 的網(wǎng)絡(luò)參考模型 [9]。 圖 34 基本 MIP的 InterASN GW 切換 主要流程步驟： ① 切換的觸發(fā)條件發(fā)生 。為了獲得準(zhǔn)確可靠的 CINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)值， MS 應(yīng)該連續(xù)測(cè)量鄰區(qū) 區(qū) 信號(hào)并在一個(gè)給定的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出 CINR 平均值。 對(duì)接口物理媒體控制層做了重大改進(jìn)，并在媒體接入控制層增加了切換流程等新特性。如果是在戶外，學(xué)生可以利用攜帶的筆記本電腦，隨時(shí)利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)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)。節(jié)點(diǎn)控制器以 IP 的形式與節(jié)點(diǎn)綜合復(fù)用交換機(jī)連接。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jiàn)光，也可以根據(jù)客戶的選擇，加 配紅外／微光采集功能。盡管基站的位置固定，路由選擇也近似固定，但是一旦無(wú)線信道的條件突然變化時(shí)，遠(yuǎn)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(kāi)銷。假定每個(gè)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(yuǎn)端基站間的距離較遠(yuǎn)，足以消除同頻干擾對(duì)每個(gè)小區(qū)可用帶寬的影響，使遠(yuǎn)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)。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(guò)邊緣路由器、區(qū)域節(jié)點(diǎn)，然后再通過(guò)邊緣路由器經(jīng)過(guò)有線線路返回到 區(qū) 。用戶接入核心網(wǎng)的過(guò)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(dá)基站后，通過(guò) “ WiMaxIPv6核心 ” 接口抵達(dá) WMAN核心網(wǎng)的邊緣路由器，由該邊緣路由器對(duì)其進(jìn)行三層操作后，進(jìn)入支持 MPLS 的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)傳輸，經(jīng)標(biāo)簽交換后，抵達(dá) WMAN 與核心網(wǎng)邊緣網(wǎng)關(guān)，然后進(jìn)入核心網(wǎng)。 如果混合組網(wǎng)， WiMax 可以通過(guò)兩種方式和現(xiàn)有無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：緊耦合和松耦合。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(gè)載頻，考慮到實(shí)際地形的不規(guī)則，很容易存在較嚴(yán)重的同頻干擾，而使用兩個(gè)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。 的扇區(qū)天線，每個(gè)天線覆蓋一個(gè)扇區(qū)。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(duì) WiMax 與現(xiàn)網(wǎng)的融合進(jìn)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(jī)制進(jìn)行了闡述；最后對(duì)基站的無(wú)線互聯(lián)方案進(jìn)行了探討。但后來(lái)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(rèn)可，并且中國(guó)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。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） 6 的制定和應(yīng)用都取得了一定的進(jìn)展。 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)。 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提供更多的傳輸帶寬。目前該組織擁有 105 個(gè)成員，甚至包括 Alcatel、 ATamp。 研究了基于 OFDM 技術(shù)的 WiMax 小區(qū)規(guī)劃 ，給出了各種提高頻譜效率的方案；然后對(duì) WiMax 與現(xiàn)網(wǎng)的融合進(jìn)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(jī)制進(jìn)行了闡述；最后對(duì)基站的無(wú)線互聯(lián)方案進(jìn)行了探討。 WiMax 作為新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、傳輸帶寬大的特點(diǎn)，已經(jīng)成為 電信 業(yè)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。 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)非贏利性生產(chǎn)團(tuán) 體，主要是向市場(chǎng)推廣新的無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn) ， 是一種面向城域網(wǎng)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速無(wú)線連接。同時(shí) WiMax 采用天線陣、天線極化方式等天線分集技 術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)無(wú)線信道的衰落。 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。T等大型通信公司都認(rèn)為 WiMax前景樂(lè)觀，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。資策會(huì) FIND預(yù)估， 2020年，臺(tái)灣 WiMax增值應(yīng)用服務(wù)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 8億元臺(tái)幣，約為 2624萬(wàn)美元，展望 2020年，預(yù)估市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 23億元臺(tái)幣，約為 7544萬(wàn)美元。截至 2020年經(jīng)過(guò) WiMax論壇 WAVE2（ BF/MIMO）認(rèn)證的設(shè)備已達(dá) 82款， 2020 年認(rèn)證 180款新產(chǎn)品，預(yù)計(jì)到 2020年，通過(guò)認(rèn)證的移動(dòng) WiMax設(shè)備將起過(guò) 1000款。 如圖 21 所示 ，某小