【導(dǎo)讀】管理的有關(guān)規(guī)定，同意參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。文）答辯委員會（小組）做出如下決議。WiMax作為新興的寬帶無線接入技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、傳輸帶寬大的特點，已經(jīng)成為電信業(yè)普遍關(guān)注的熱點。接入，可支持車載高速移動終端。事實上，包括移動、網(wǎng)通在內(nèi)的中國四。大電信運營商都在對WiMax進行測試。因此，WiMax無線接入系統(tǒng)的組網(wǎng)。問題將成為一個重要的課題。研究了基于OFDM技術(shù)的WiMax小區(qū)規(guī)劃，給出了各種。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。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。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。后分析了WiMax在四種應(yīng)用模式下的前景。

　　

【正文】 ，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。因此，災(zāi)害現(xiàn)場 WiMax 端網(wǎng)絡(luò)由三個分系統(tǒng)組成：視頻信息采集分系 統(tǒng)、指揮調(diào)度分系統(tǒng)和文件傳輸分系統(tǒng)。下面就前二者加以詳細描述。 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)控地點隨時變化的使用場合。傳統(tǒng)的點對點傳輸方式已無法滿足使用要求，為了解決這一問題，一般由現(xiàn)場攝像發(fā)射機、便攜中繼、固定中繼、控制中心四大部分組成。系統(tǒng)框圖 如圖 210，還 可駁接各種傳感器，遙控遙測等相關(guān)數(shù)據(jù)回傳數(shù)據(jù)控制中心。 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。視頻采集與前端數(shù)據(jù)發(fā)射連為一體，重量輕，可隨時機動，適應(yīng)各種地質(zhì)環(huán)境和氣象條件。 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ǎ哂挟嬞|(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。采用嵌入式處理技術(shù)，可使系統(tǒng)接人網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)軟件解碼解壓并顯示存儲。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。既可與現(xiàn)場指揮車結(jié)合，也可臨時移放至災(zāi)害現(xiàn)場的某一制高點，在 5分鐘之內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)調(diào)試，廣泛應(yīng)用在室外應(yīng)急現(xiàn)場的保衛(wèi)、移動監(jiān)控、移動指揮活動中，如公安刑偵、智能交通、火災(zāi)現(xiàn)場、森林防火、各種監(jiān)控、警戒保衛(wèi)、軍事演習(xí)、武裝偵察、緊急救援等任務(wù)?？稍谌魏蔚攸c方便的接人網(wǎng)絡(luò)：基層辦公網(wǎng)絡(luò)、光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。 ⑵ 指揮調(diào)度分系統(tǒng) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 一個良好的應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)，離不開無線指揮調(diào)度分系統(tǒng)的支持。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。是商務(wù)、商業(yè)、公安、保安應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵性作業(yè)中一線人員的理想通訊工具，而其 350M 產(chǎn)品更是為中國公安系統(tǒng)量身訂做，完全符合 CPS 中國公安編號方案，出色的性能更是滿足了公安的需求，可以滿足各種應(yīng)急指揮調(diào)度的需要。 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。 信道控制器自身配備了 2M 的存儲空間，可以將 50個 PFIX 共 40萬用戶信息全部存放到信道控制器中，這樣信道控制 器就能夠?qū)τ脩舻母鞣N呼叫請求進行鑒權(quán)，提高呼叫處理速度和整體性能。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）。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。裝有大型分布式數(shù)據(jù)庫，運行節(jié)點服務(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)和語音交換。多級鑒權(quán)，安全性高。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。處理數(shù)據(jù)迅速，支持多客戶端同時訪問。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。 系統(tǒng)功能：具有虛擬專網(wǎng) VPN、短信故障報警及短信運行狀況報告、語音提示、故障弱化、主從組、優(yōu)先組、 GSM 常規(guī)聯(lián)網(wǎng)等功能。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?；炯夹g(shù)指標詳見表 21。 表 21基站技術(shù)指標 CPU 32位 ARM處理器 存儲器 2M 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 系統(tǒng)時鐘（主頻） 50MHz 網(wǎng)絡(luò)速度 100M 用戶鑒權(quán) 信道即可鑒權(quán) 用戶資料 50個 PFIX 共 40萬用戶 RAM 16M 遠程維護 支持 指揮調(diào)度功能包括單呼、群（組）呼、廣播呼、系統(tǒng)全呼、緊急呼叫、優(yōu)先呼叫、跨站組呼、轉(zhuǎn)移呼叫、有 /無線呼叫、信道開放等。 WiMax在校園無線網(wǎng)中的接入方案 ⑴ 接入策略 從目前組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展來看， IEEE802． 16／ WiMax 核心網(wǎng)組網(wǎng)的第一步是需要利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。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。在松耦合方式下，直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的認證、授權(quán)和計費服務(wù)器 (Authentication、Autllorization and Accounting， AAA)，使數(shù)據(jù)流并不經(jīng)過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)。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)。這種方式恰恰符合校園無線網(wǎng)的要求。具體拓撲連接如圖 211 所示。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 211 WiMax 在校園 無線網(wǎng)中的接入拓撲圖 在校區(qū)本部和分校區(qū) B 的 WiMax 無線校園網(wǎng)絡(luò)中，整個學(xué)校就是一個無線網(wǎng)絡(luò)教室。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、小樹林等。學(xué)生可以比較便捷地結(jié)組討論，組織各種方式的學(xué)習(xí)。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)。如果各個校區(qū)都配置了 WiMax 無線網(wǎng)絡(luò)，整個學(xué)校就可以形成一個準移動的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。 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。在組網(wǎng)時，只有中心基站才能接入 Inter；而其它基站 通過中心基站采用無線通信方式接人Inter，不能直接與 Inter 相連。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)。該技術(shù)的引入克服了傳統(tǒng)接入方式的諸多缺點，如傳輸距離和位置的限制、成本過高、難于實現(xiàn)基站間的快速有效通信等。在圖 211 中， A 為中心基站，它通過有線鏈路與 IP 網(wǎng)相連，遠端基站 B 通過中心基站 A 與核心網(wǎng)相連。而在組網(wǎng)過程中為了擴展基站的覆蓋范圍，使網(wǎng)絡(luò)接人同一城市的其它校區(qū) ，常采取多跳的中繼基站，中遠端基站 C 在負責(zé)校區(qū) B 網(wǎng)絡(luò)通信的同時，通過基站 B 的中繼來接人 Inter。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)。 ⑶ 系統(tǒng)融合 在 WiMax 設(shè)備作為校園無線網(wǎng)接入方案過程中，目前還存在著與現(xiàn)有校園網(wǎng)系統(tǒng)相融合的問題，如無線接人的計費策略，端到端的安全方案，WiMax 設(shè)備和校園網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一操作維護等，這些問題在一定程度上影響了該方案現(xiàn)階段的可實施性。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。 對 WiMax 寬帶無線接入技術(shù)作為校園無線網(wǎng)的接人策略進行了可行性分析。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。但是由于 WiMax 技術(shù)和設(shè)備都不夠成熟，因此在方案的可實施性上，存在著與現(xiàn)有校園網(wǎng)系統(tǒng)融合的問題。如何真正實現(xiàn)這兩種技術(shù)的完美結(jié)合，提供完整的、可實現(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現(xiàn)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 3 WiMax 的網(wǎng)絡(luò)切換管理 基于 IEEE 協(xié)議族的 WiMax 網(wǎng)絡(luò)將按照固定、游牧、移動的趨勢發(fā)展，其中 協(xié)議是面向全面移動性的。 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。本章 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 [5]。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述 隨著 IEEE 標準的正式通過，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。為支持 6GHz 以下最高120km/h 的移動速度， 對物理層做了重大改進，并在媒體接入控制層增加了切換流程等新特性。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)。WiMax 網(wǎng)絡(luò)具備支持漫游和移動業(yè)務(wù)的能力，其移動性管理對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大的影響，移動性管理主要是在整個服務(wù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有效的支持終端的漫游和移動，涉及位置管理和切換管理兩部分。其中切換 管理是在終端移動狀態(tài)下，保障激活業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，將對 WiMax 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及組網(wǎng)方式有著重要的影響 [8]。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 作為 WiMax 網(wǎng)絡(luò)的參考架構(gòu)，整個網(wǎng)絡(luò)分成接入網(wǎng) (WiMax_AN)和核心網(wǎng) (WiMax_CSN)兩大部分， WiMax 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 31 WiMax網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 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)。 WiMax_AN 為 WiMax 用戶提供無線接入，主要包括基站、基站控制器、接入網(wǎng)關(guān)等功能實體 。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。 WiMax 網(wǎng)絡(luò)的切換管理 切換管理是在終端移動狀態(tài)下，保障激活業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。 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。 系統(tǒng)內(nèi)切換 L2 的移動一般是指在同一個 ASN GW 下的移動，對于 L2 的移動性管理方案，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)機制和切換流程，對于 intraASN 切換，采用了 R8 接口實現(xiàn) 區(qū) 間的通訊。切換場景主要參考圖 32 的網(wǎng)絡(luò)參考模型 [9]。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 32 網(wǎng)絡(luò)參考模型 （ 1） 切換機制 在 OFDMA 系統(tǒng)中， MS 或 區(qū) 主要根據(jù) CINR 來決定切換。為了獲得準確可靠的 CINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)值， MS 應(yīng)該連續(xù)測量鄰區(qū) 區(qū) 信號并在一個給定的時間內(nèi)計算出 CINR 平均值。在各種切換類型中，這種連續(xù)的 CINR 測量都是必須的。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) 。 當 MS 在切換區(qū)時，應(yīng)該通過掃描請求消息申 請進行周期掃描 (區(qū) 也可以主動要求 MS 進行周期掃描 )。通過掃描測量， MS 得到鄰區(qū) 區(qū) 的 CINR 和當前服務(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]。 （ 2） 切換流程 無論發(fā)起方是 區(qū) 還是 MS，目標 區(qū) (t區(qū) )的決策方既可以是 區(qū) 也可以是 MS： MS 經(jīng)過掃描可能作出決定選取 t區(qū) 。MS 通過 MOBMSHOREQ 消息反饋測量結(jié)果給 s區(qū) ，自己不能作決定 。然后 s區(qū) 作決策選取哪個 t區(qū) ，如圖 33 所示 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 33 MS發(fā)起 MM_UnRegister：該消息從 Serving 區(qū) 發(fā)送到 ASN GW，告訴 ASN GW拆掉對應(yīng) MS 在 s區(qū) 上的業(yè)務(wù)流通道 (R6 隧道 )[11]。 MM_Register：該消息從 t區(qū) 發(fā)送到 ASN GW，告訴 ASN GW 對應(yīng)的 MS業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)可以發(fā)送新的 s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)：基于標準 Mobile IP(簡稱MIP)方式和基于代理 MIP 方式。 （ 1） 基于 MIP 的切換 跨 ASNGW 的切換是由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的，有兩種切換方式：基本 MIP 切換和 FMIP 快速切換?；?MIP 的切換流程是標準的 MIP 流程。這種方式中， MIP 客戶端駐留在 MS 上， MS 實現(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]。 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 。②