第二章无线局域网标准

2023年2月2日第二章无线局域网和无线城域网标准IEEE802LAN标准系列PHYMACOSI层2OSI层1IEEE802.3Ethernet以太网IEEE802.4TokenBus令牌总线IEEE802.5TokenRing令牌环IEEE802.15WPAN蓝牙IEEE802.16BWA宽带无线IEEE802.2逻辑链路控制(LLC)IEEE802.11WLAN无线局域网定义了介质访问控制(MAC)和物理层的操作，包括MAC子层、MAC服务和协议以及三个物理层无线网络分类2023年2月2日WPANWLANWMAN2.4GHzISM免费频段低功耗、低成本短距离通信(10米)低速传输(723Kbps)点到点及点到多点组网连接便携及固定设备2.4/5.8GHzISM免费频段高传输速率（600Mbps）中近距离通信（100-300米）动态速率调整支持MESH组网支持慢速移动2－66G频段

2-11GHz应用于非视距传输

10-66GHz应用于视距传输较高传输速率

802.16-2004最大速率74Mbps802.16e最大下载速率6Mbps远距离通信

802.16-2004传输距离7-10km802.16e传输距离3-5km支持车速移动(802.16e)infrastructure

网络ad-hoc网络APAPAP有线网络AP:AccessPoint无线局域网基本构架WLAN相关组织IEEE（美国电子电气工程师学会）制定了802.11、802.11b、802.11a、802.11g等无线协议标准。Wi-Fi联盟提出802.11i安全中的WPA\802.11e(QoS)中的WMM。IETF互联网工程任务组，负责互联网相关技术规范的研发和制定。CAPWAP无线控制器与瘦AP间控制和管理标准化工作组。WAP制定中国无线网络产品的安全机制标准WAPI欧洲ETSI(欧洲通信标准学会)制定了高性能局域网HIPERLAN系列日本ARIB(日本电波产业会)制定了移动多媒体接入通信MMAC2023年2月2日Wi-Fi：wirelessfidelity无线保真由于无线技术的多样性，各种无线设备互不兼容，为了解决该问题，厂商自发组成了非盈利组织Wi-Fi联盟。凡是通过其兼容性的测试产品，都被准予打上“Wi-FiCERTIFIED”标记。我们在选购无线产品时，最好选购有Wi-Fi标记的产品，以保证产品之间的兼容性区别：WLAN标准：无线局域网的技术标准WiFi：无线局域网产品的认证标准无线局域网三大标准美国IEEE（国际电气和电子工程师联合会）802.11家族欧洲ETSI(欧洲通信标准学会)高性能局域网HIPERLAN系列日本ARIB(日本电波产业会)移动多媒体接入通信MMACIEEE802.11系列1990年，IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11无线局域网（WLAN）标准工作组。IEEE802.11系列在MAC(媒体接入控制)层采用的是CSMA/CA(CA：CollisionAvoidance，冲突避免)，这有别于传统以太网上的CSMA/CD(CD:CollisionDetection，冲突检测)，HiperLAN1/HiperLAN2标准HiperLAN1：发布于1996年，工作于5GHz频带，提供的数据速率最高可达25Mbps。整体上HiperLAN1与802.11b相当。HiperLAN2：发布于2000年，是HiperLAN1的第2代版本，对应于IEEE的802.11a，工作在5GHz频带，采用OFDM技术，支持最高数据速率为54Mbps。MMAC标准MMAC多媒体无线接入系统目标是通过便携式可视电话和因特网获得信息。目前主要提供两类高速无线接入。第一类用于室内外宽带移动通信系统，用3-60GHz频段传输30Mbps的数据；第二类提供超高速WLAN室内接入，传输速率达到600Mbps，采用60GHz频率，即毫米波。缺点：不能提供大范围覆盖，也不能用于车辆业务环境，只能用于“热点地区”。802.11系列标准802.11802.11b802.11a802.11g802.11e802.11h802.11i802.11n2023年2月2日IEEE802.11IEEE于1997年推出，工作于2.4GHz频段，物理层采用红外、DSSS(直接序列扩频)或FSSS(跳频扩频)技术，共享数据速率最高可达2Mbps。主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入问题IEEE802.11系列标准是WLAN的主流标准。IEEE802.11定义了物理层和介质访问控制层(MAC)协议规范。802.11802.1d802.1d无线客户端工作方式●无线客户端●无线接入点（accesspoint，AP）

2023年2月2日IEEE802.11物理层

802.11中最初定义的三个物理层协议包括两个扩展频谱技术和一个红外传播规范，无线电传输的频道定义在2.4GHz的ISM波段内。

802.11无线标准定义的传输速率是1Mbps和2Mbps，可以使用跳频序列扩频技术(frequencehoppingspreadspectrum，FHSS)和直接序列扩频技术(directsequencespreadspectrum

，DSSS)。跳频技术FHSS跳频技术是依靠快速地转换传输的频率来实现的，每一个时间段内使用的频率和前后时间段的都不一样，所以发送者和接收者必须保持一致的跳变频率，这样才能保证接受的信号正确。缺点：速度慢，只能达到1Mbps。TimeslotFrequencyslot012345678Signal1{2,7,4,5}Work1{6………}Signal2{4,3,1,7}直接序列扩频技术DSSS直扩技术是把使用11位的chipping－Barker序列来将数据编码并发送的技术。发送端通过spreader把chips（就是一串的二进制码）添加入要传输的bit流中，称为编码；然后在接收端用同样的chips进行解码，就可以得到原始数据了。直扩技术比跳频技术的吞吐量高。ScrambleddataBarkersequence0111011100010110110010011101110000100100110101Transmitteddata2023年2月2日IEEE802.11数据链路层与有线网802.3协议的不同主要表现在MAC层上访问控制协议802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。802.3协议冲突的检测采用CSMA/CD方式，802.11无线局域网采用CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)RTS/CTS另一个的无线MAC层问题是“hiddennode”问题。为了解决这个问题，802.11在MAC层上引入了一个新的Send/CleartoSend(RTS/CTS)选项，间接解决了“hiddennode”问题。由于RTS/CTS需要占用网络资源而增加了额外的网络负担，一般只是在那些大数据报上采用(重传大数据报会耗费较大)。CRC检验和包分片2023年2月2日IEEE802.11数据链路层与有线网802.3协议的不同主要表现在MAC层上CRC检验和包分片802.11MAC子层提供了另两个强壮的功能，CRC校验和包分片。CRC校验是指在802.11协议中，每一个在无线网络中传输的数据报都被附加上了校验位，这和Ethernet中通过上层TCP/IP协议来对数据进行校验有所不同。包分片的功能允许大的数据报在传送的时候被分成较小的部分分批传送。这项技术大大减少了许多情况下数据报被重传的概率，从而提高了无线网络的整体性能。其它部分

802.11e

提高和管理网络的QoS的能力；

802.11f

采用IAPP协议，可以在不同的厂商的无线局域网内实现访问互操作，保证网络内访问点之间信息的互换。

802.11i

增强WLAN的安全和鉴别机制。2023年2月2日CSMA/CA协议无线局域网中采用了与以太网CSMA/CD相类似的CSMA/CA(载波监听多路访问/冲突防止)协议CSMA/CA采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。CSMA/CA通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现了网络系统的集中控制冲突检测如果A和C同时监听到信道是空闲的，他们会同发送数据。这时发生的碰撞在以太网的发送端会检测到半双工的无线电信号在发送端却不能检测到碰撞ABCABCEthernetLANWirelessLANRTS/CTS协议如图所示情况如何避免碰撞？A用户B用户隐藏终端A和C不能彼此听见A发信号给B，C不能收到A的信号

C想发送给B信号，C认为信道是“空闲”的

（载波监听失败）在B处发生碰撞A不能收到这个碰撞信号（碰撞检测失败）对C而言，A是隐形的，不存在的解决方案？隐藏终端对无线而言比较特殊，在有线网络中是不存在的要求在接收端监听载波，不是发送端“虚拟载波监听”:发送端“询问”接收端能否听到别的信号。如果听到则信道繁忙BACRTS/CTS协议802.11要避免隐藏终端的问题A和C要同时发数据给BA发送RTS给BB发送CTS给AC从B处“窃听”到CTS

C会为A的数据传送持续等一段时间RTS/CTSABCRTSCTSCTS802.11协议层次示意图MAC层802.11i802.11F802.11e载波监听多路访问/冲突防止CSMA/CA发送/清除-发送RTS/CTSFor802.11For802.11PHY层MAC层2023年2月2日2.1IEEE80网络接口物理层接口。使用无线信道替代通常的有线信道，而物理层以上各层不变。优点是上层的网络操作系统及相应的驱动程序可以不作任何修改。数据链路层接口。这种接口方法并不沿用有线局域网的MAC协议，而采用更合适无线传输环境的MAC协议，配置相应的驱功程序来完成与上层的接口。2023年2月2日2.1.5联合结构、蜂窝结构和漫游2.1IEEE802.11

802.11的MAC子层负责解决客户端工作站和访问接入点之间的连接。当一个802.11客户端进入一个或者多个接入点的覆盖范围时，它会根据信号的强弱以及包错误率来自动选择一个接入点进行连接。一旦被一个接入点接受，客户端就会将发送接受信号的频道切换为接入点的频段。2023年2月2日2.2IEEE802.11b1999年9月，802.11b被正式批准。该标准规定WLAN工作频段为2.4GHz，数据传输速率达到11Mbit/s，传输距离控制在50～150英尺。该标准是对802.11的一个补充，采用补偿编码键控调制方式，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s的不同速率间自动切换，它改变了WLAN的设计状况，扩大了WLAN的应用领域。2023年2月2日2.2IEEE802.11b物理层增加了两个新的速度：5.5Mbps和11Mbps。

采用了动态速率调节技术采用更先进的编码技术CCK

5.5M11M各不同DSSS被选作该标准的唯一的物理层传输技术，这个决定使得802.11b可以和1Mbps和2Mbps的802.11DSSS系统互操作。

DSSS抗无线噪声和干扰的能力较强2023年2月2日2.2IEEE802.11b使用802．11b标准的好处如下：最经济良好的发展道路距离更远功耗更低缺点：802.11b使用的是ISM2.4GHz波段，而家用微波炉、蓝牙芯片和无绳电话（在北美）也都使用这个波段，所以相对802.11a而言，802.11b还面临着更多的干扰源。802.11b存在的安全问题也不容忽视，目前主要通过WEP加密协议来弥补这一缺陷，IEEE也正在开发另外一个标准802.11i来专门解决WLAN中的安全问题。2023年2月2日2.2IEEE802.11b

采用2.4-2.483GHz频率，带宽为83MHz，分为11个子信道，由三个互不重叠，如1，6，11子信道。2023年2月2日2.2IEEE802.11b

采用2.4-2.483GHz频率，带宽为83MHz，分为11个子信道，由三个互不重叠，如1，6，11子信道。2023年2月2日2.3IEEE802.11a1999年9月发布工作在5GHz频段上采用新的传输技术

正交频分复用的多载波调制（orthogonalfrequencedivisionmultiplexing，OFDM）

OFDM技术其实是多载波调制(MCM:Multi-CarrierModulation)的一种。其主要思想是：将信道分成许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，这样减少了子信道之间的相互干扰。标淮数据交换速率可达到6，9，12，18，24，36，48和54Mbps。最多可提供12个互不重叠的子信道。

2023年2月2日2.3IEEE802.11a传输距离控制在10～100m；支持多种业务如话音、数据和图像等，一个扇区可以接入多个用户，每个用户可带多个用户终端；每个接入点（AP）支持最高并发64用户，最多可提供12个互不重叠的子频道；优点：速度更高密度更高无干扰缺点：802.11a速率虽高，但和802.11b不兼容，5GHz并非免费频段，技术成本也比较高。2023年2月2日2.4IEEE802.11g于

2003年7月正式通过，是对IEEE802.11b的一种高速物理层扩展；IEEE802.11g标准是一个主流的无线局域网标准，具备以下两个特点：在2.4GHz频段使用用正交频分复用调制技术(OFDM)，使数据传输速率提高到54Mbps；提供3个互不重叠的子信道；IEEE802.11g标准可以向后兼容IEEE802.11b。IEEE802.11g设备必须同时支持DSSS和OFDM采用一个“保护”机制较好地解决了WLAN与蓝牙的干扰问题2023年2月2日2.4IEEE802.11g802.11g标准的好处：速度最高。具有向下兼容能力。功耗更低。距离更远2023年2月2日2.5IEEE802.11b/g/a标准比较802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间July1997Sept1999Sept1999June2003合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重叠信道33123调制技术FHSS/DSSSCCK/DSSSOFDMCCK/OFDM物理发送速率1,21,2,5.5,116,9,12,18,

24,36,48,546,9,12,18,

24,36,48,54无线覆盖范围N/A100M50M<100M理论上的最大UDP吞吐量

(1500byte)1.7Mbps7.1Mbps30.9Mbps30.9Mbps理论上的TCP/IP吞吐量

(1500byte)1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps兼容性N/A与11g产品可互通与11b/g不能互通与11b产品可互通2023年2月2日2.5IEEE802.11b/g/a标准比较802.11a、g与b相比优势明显

传输速率安全性802.11a非主流传输距离短成本明显高于b、g兼容性802.11g当前主流，但仍不足糟糕的b/g混合模式

2023年2月2日2.6IEEE802.11n2004年1月，IEEE宣布组成一个新的单位来发展的新的802.11标准。传输速度理论值为300Mbit/s，因此需要在物理层产生更高速度的传输率，此项新标准应该要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n也将会比目前的无线网络传送到更远的距离。在802.11n有两个提议在互相竞争中：WWiSE(World-WideSpectrumEfficiency)以Broadcom为首的一些厂商支持。TGnSync由Intel与Philips所支持。2.6.1IEEE802.11n2023年2月2日2.6IEEE802.11n传输速率

由54M提高到108M，甚至500MMIMO+OFDM技术

提高了信号质量和传输速率增加了传输距离优化了数据帧结构兼容性软件无线电技术2.6.1IEEE802.11nPage41OFDM技术优点:抗衰落能力强/抗多径干扰和符号间干扰：将高速串行数据流通过串/并变换，使每个子载波上的数据符号持续时间大大增加，再通过在OFDM符号前加上循环前缀CP可有效地消除多经延迟扩展带来的ISI频率利用率高：在频域上各个正交子载波的频谱交错重叠，可以最大限度地利用频谱资源，当子载波数量较大时，其频谱效率比传统的单载波系统高出近一倍可进行频率调度和频域链路自适应：为不同用户尽量选择条件比较好的子载波来传输数据，就可以实现频率上的多用户分集增益容易和MIMO技术结合：OFDM和MIMO适合于无线系统中的多径传播缺点:OFDMA的PAPR高,削波很重要,WiMAX协议支持TR削波方式子载波宽度很窄，对频偏比较敏感Page42多天线技术——MIMO通过空间复用，可以在不增加带宽的情况下，提高通信系统容量、频谱利用率和数据传输速率通过空间分集，可以提高链路质量和系统可靠性，还可以通过分集增益来扩大覆盖或者通过支持更高阶数的调制来提高系统容量通过空时编码，可以在分集增益的基础上获得编码增益，从而提高系统性能通过分集和复用的结合来达到系统容量和链路质量之间的一个均衡在闭环MIMO模式下，可以通过预编码矩阵来跟踪信道变化，从而进一步提高MIMO系统的性能MIMO是通过在收发两端增加天线个数及相应的信号处理功能模块建立起来的复杂的3维传输结构，在不增加带宽的情况下，提高通信系统容量、频谱利用率、数据传输速率。2023年2月2日2.7无线局域网其他标准IEEE802.11eIEEE802.11hIEEE802.11iWiMAX系列802.11e802.11e增强了802.11MAC层，为WLAN应用提供了QoS支持能力。802.11e对MAC层的增强与802.11a、802.11b中对物理层的改进结合起来，就增强了整个系统的性能，扩大了802.11系统的应用范围，使得WLAN也能够传送语音、视频等应用。802.11e增加了对QoS的定义，旨在保证语音和视频等高带宽应用的通信质量。2023年2月2日802.11h为了促进802.11a在欧洲的推广发展，与ETSI的HiperLAN/2竞争，IEEE又提出了802.11h标准，在802.11a基础上增加自动频率选择(DFS)和发送功率控制(TPC)功能，以适应802.11a在欧洲推广发展的需要，符合欧洲有关管制规定的要求。IEEE802.11i为了弥补802.11脆弱的安全加密功能（WEP，WiredEquivalentPrivacy），IEEE于2004年7月发布的修正案。定义了基于AES的全新加密协议CCMP（CTRwithCBC-MACProtocol），以及向前兼容RC4的加密协议TKIP（TemporalKeyIntegrityProtocol）。802.11i是对802.11MAC层在安全性方面的增强，它与802.1X一起，为WLAN提供认证和安全机制。802.1X标准完成于2001年，是所有IEEE802系列LAN(包括无线LAN)的整体安全体系架构，包括认证(EAP和Radius)和密钥管理功能。WLAN安全标准产生及演进2023年2月2日WEP:WiredEquivalentPrivacy，有线对等保密，是802.11协议中保障数据传输安全的核心部分。1999年成为WLAN安全标准，2003年被WPA替代，现在依然在WLAN产品中广泛支持。鉴权：四步握手，单向认证私密性：RC4流密码加密，密钥长度40bit/104bit完整性：CRC32WEP49WPA(Wi-FiProtectedAccess)：因为WEP的严重安全漏洞，2002年Wi-Fi联盟以已经完成TKIP的IEEE802.11idraft3为基准，制定了WPA1。是一个过度性的中间标准。鉴权有两种方法：WPA-Personal，相当于WEP预共享密钥，认证实体只有STA和AC。私密性：使用RC4算法完整性：使用Michael消息完整性检查码50WPA1WAP1相对WEP的改进：使用48位初始向量：使用了48位包序号作为初始向量，因为48位可以认为永不重复，可抵御重发攻击。Michael消息完整性检查码：解决WEP中数据包容易被篡改的漏洞TKIP的缺点：TKIP设计时需要兼容WEP硬件，因此沿用了WEP的RC4加密算法。本质不安全：因为RC4算法已经被破解，这决定了TKIP本质上依然是不安全的。没有双向认证51WPA1WPA2：2004年Wi-Fi联盟制定并推出了WPA2。WPA2是经由Wi-Fi联盟认证过的IEEE802.11i标准。802.11i(WPA2)：

第一种=802.1x+EAP+CCMP

第二种

=Pre-sharedKey+CCMP

WPA252TKIP：前向兼容WEP硬件，依然采用了RC4作为加密算法，还是存在安全性漏洞。CCMP：基于AES（AdvancedEncryptionStandard）加密算法和CCM（Counter-Mode/CBC-MAC）认证方式，使得WLAN的安全程度大大提高。由于AES对硬件要求比较高，因此CCMP无法通过在现有设备的基础上进行升级实现。CCMP与TKIP比较：主要的差别就是采用了AES分组加密算法，分组长度128bit，密钥长度128bit。报文加密、密钥管理、消息完整性检验码都使用AES算法加密。53WPA2：CCMP基于端口的访问控制：受控端口和非受控端口使用

EAP(ExtensibleAuthenticationProtocol)架构需要

Radiusserver支持多种认证协议MD5TLSTTLSPEAPLEAPWPA2:802.11XWAPI国家标准体系55

认证加密密钥生成/更新空口有线OPENopen无无N/AWEPopen无不加密或WEP静态密钥ShareKey无不加密或WEP静态密钥WPA-PSKopen无TKIP/CCMPTKIP:静态基密钥+加密密钥动态更新

CCMP:静态密钥WPA-802.1Xopen802.1X（EAP）TKIP/CCMP动态基密钥+加密密钥WPA2-PSK（802.11i）open无TKIP/CCMPTKIP:静态基密钥+加密密钥动态更新

AES:静态密钥WPA2-802.1X（802.11i）Open802.1X（EAP）TKIP/CCMP动态基密钥+加密密钥WAPI-PSKOpen无SMS4静态密钥WAPI-CERTOpenWAISMS4动态基密钥+加密密钥WLAN的安全认证方式总结56IEEE802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）

IEEE802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5.2GHz）

IEEE802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）

IEEE802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MACLayerBridging）IEEE802.11d，根据各国无线电规定做的调整IEEE802.11e，对服务等级（QualityofService,QoS）的支持IEEE802.11f，基站的互连性（IAPP,Inter-AccessPointProtocol），2006年2月被IEEE批准撤销IEEE802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）IEEE802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5.2GHz频段）IEEE802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充IEEE802.11j，2004年，根据日本规定做的升级IEEE802.11l，预留及准备不使用IEEE802.11m，维护标准；互斥及极限IEEE802.11n，更高传输速率的改善，支持多输入多输出技术（Multi-InputMulti-Output，MIMO），提供标准速度300M，最高速度600M的连接速度IEEE802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。除了上面的IEEE标准，另外有一个被称为IEEE802.11b+的技术，通过PBCC技术（PacketBinaryConvolutionalCode）在IEEE802.11b(2.4GHz频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准，而是一项产权私有的技术，产权属于美国德州仪器公司。Mesh扩展QoS扩展安全扩展

射频管理更高的速率802.11的标准演化无线局域网标准

Bluetooth802.11b802.11g802.11aHomeRF2.0HiperLAN2Infrared频率2.4GHz2.4GHz2.4GHz5GHz2.4GHz5GHzIrBand传输速度1Mbps11Mbps54Mbps54Mbps10Mbps54Mbps4Mbps网络层最大速度721Kbps5Mbps

32Mbps5Mbps32MbpsN/A距离10mUpto100mUpto100m100m50mTBD**Upto5m标准IEEE-802.15IEEE-802.11bIEEE-802.11gIEEE-802.11aSWAPHiperLAN2HiperLAN2IrDA通信技术FHSSDSSSOFDM/PBCC

OFDM1MHzand5MHzwideFHSSOFDM(NA)使用模式PointtoPointHigh-SpeedNetworkAccessHigh-SpeedNetworkAccessHigh-SpeedNetworkAccess

HomeNetworkingandDECTphoneHigh-SpeedNetworkAccessPoint-to-PointDataTransmissionTiming1999December(1.0B)1998July20012001?2000/2003

KeyPlayersSIGmembers,IBM,Intel,Nokia,Ericsson,ToshibaWi-Fimembers,Lucent,Intersil,AtmelIntersil,TI(Alantro)Wi-Fi,Atheros,IntelRadiata,Philips,CiscoCompaq,Motorola,andProximEricssonispromisingHiperLAN2productsat2002

22MbpsWimax介绍定位Wimax是什么？全称为WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，全球微波接入互操作性，是一项无线城域网(WMAN)接入技术（在无线通信系统中的位置如图），用于城域“最后一公里”的接入。2001年WIMAX论坛成立，由Intel等众多顶级通信部件、设备公司参与推动Wimax标准与产业化的发展。论坛网络工作组（NWG）负责制定支持IEEE802.16d/e网络规范。优点：灵活性较强：可以轻松快速地在任何临时站点建立。应用范围广：在不便于部署有线宽带接入技术的区域，WiMAX具有更强的适应能力。建网成本低：适用于城郊和农村等部署传统宽带接入成本较高的地区。WANMANLANPANIEEE802.203GPP，3GPP2IEEE802.16ETSIHiperMANIEEE802.11ETSIHiperMANIEEE802.11BluetoothETSIHiperPAN□宽带无线接入系统位于通信网络中的接入层，用于“最后一公里”的接入及热点地区的覆盖，在通信网络中占有重要的地位。宽带无线接入系统定位□为了促进宽带无线设备的标准化，推动其市场发展，由Intel等众多顶级通信部件、设备公司在2003年4月组成了非营利性机构WiMAX，致力于推动802.16无线宽带设备进入市场，加速最后一公里的宽带部署。关于WiMAX组织2004.42005.7应用供应商/其它运营商设备商芯片/元器件供应商WiMAX成员发展Page65IEEE802.16标准概述IEEE802.16开发WiMAX的空中接口物理层和MAC标准，最早只针对固定的网络，后来扩展到移动。已经发布的版本：802.16-2004，基础版本802.16e-2005，在2004版本的基础上增加了移动特性802.16f，2004版本的MIB库正在工作的版本：802.16g，为802.16e定义的网络协议，处于收尾阶段802.16h，研究免许可频段的共存问题，正在工作802.16i，和16f对应，是802.16e的MIB库802.16j，研究通过基站中继的方式来增加覆盖或容量，帧结构等基本内容已确定802.16m，面向IMT-A的增强技术，需求讨论中Corrigendum2，针对已有协议的纠错，正在进行802.16-REV2,H108IEEE802.16标准在2001年10月完成，于2002年4月发布，标准名称是：Part16:AirInterfaceforFixedBroadbandWirelessAccessSystems，针对10-66GHz固定宽带无线接入系统。IEEE802.16a标准在2003年1月完成，针对2-11GHz固定宽带无线接入系统，为了解决非视距问题。IEEE802.16-2004标准草案在2004年3月底完成第四稿，是802.16标准的修订稿，把802.16a和802.16c的内容补充进来，覆盖2-66GHz频段固定宽带无线接入系统。于2004年7月完成最终稿。802.16e标准草案在2004年4月完成第二稿，对802.16标准MAC进行修正，在固定无线网络中支持低速移动特性。预计2005年下半年完成最终稿802.16标准的发展IEEE802.16标准比较

802.16802.16a802.16d802.16e标准情况2001年12月正式发布2003年1月正式发布2004年6月23日获批预计于2005年底发布使用频段10～66GHz<11GHz10～66GHz<11GHz<6GHz信道条件视距非视距视距＋非视距非视距固定/移动性固定固定固定+游牧移动＋漫游调制方式QPSK、16QAM和64QAM256OFDM（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）256OFDM（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）

2048OFDMA256OFDM（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）128/512/1024/2048OFDMA信道带宽25/28MHz1.25～20MHz1.25～20MHz1.25～20MHz传输速率32～134Mbps（以28MHz为载波带宽）在20MHz信道上提供约75Mbps的速率在20MHz信道上提供约75Mbps的速率在5MHz的信道上提供约15Mbps的速率额定小区半径<5km5～10km5～15km几kmIEEE802.16-2004与16e技术对比技术参数802.16-2004802.16e子载波数256（OFDM）2048（OFDMA）256（OFDM）128、512、1024、2048（OFDMA）带宽（MHz）1.75MHz~20MHz1.25MHz~20MHz频段2~11GHz<6GHz移动性固定或便携中低车速峰值速率75Mbps（20MHz）15Mbps（5MHz）调制方式QPSK、16QAM、64QAM信道编码卷积码、块Turbo码、卷积Turbo码、LDPC码链路自适应AMC、功率控制、HARQ小区间切换不支持支持增强型技术智能天线、空时码、空分多址、宏分集（16e）、Mesh网络拓扑接入控制主动带宽分配、轮询、竞争接入相结合QoS支持4种QoS等级：UGS、rtPS、nrtPS、BE省电模式不支持支持空闲（Idle）、睡眠模式802.16协议体系最终制定的802.16系列标准协议栈按照两层体系结构组织，主要对网络的低层，即MAC层和物理层进行了规范。802.16系列协议中各协议的MAC层功能基本相同，差别主要体现在物理层上。802.16协议栈模型MAC层汇聚子层（CS）分类（Classification）功能：将外部网络数据映射到MACSDU，并将其与SFID和CID关联负荷头压缩（PHS）功能。两类：PacketCS,ATMCS公共部分子层（CPS）—MAC层的核心系统接入、连接管理（建立/维护）、调度等安全子层鉴权、密钥交换和数据加密物理层目标频段：2-66GHz视距&非视距应用调制方式：SC，OFDM，OFDMA，WirelessHUMAN双工方式：TDD，FDD灵活的带宽和帧长：帧长：2ms～20ms带宽：1.25M~20M802.16的物理层IEEE802.16的物理层既可以支持单载波又可以支持多载波，即支持OFDM技术。基于单载波的物理层规范又分为WirelessMAN-SC和WirelessMAN-SCa两种。WirelessMAN-SC的操作频段为10~66GHz，且为视距(LOS)操作；WirelessMAN-SCa的操作频段低于11GHz，为非视距(NLOS)操作。基于多载波的物理层规范则分为WirelessMAN-OFDM和WirelessMAN-OFDMA，两种规范均基于OFDM多载波技术，操作频段均低于11GHz。IEEE802.16的物理层规范规范名称应用频段可选技术双工方式WirelessMAN-SC10~66GHzTDD，FDDWirelessMAN-SCa2~11GH2AAS，ARQ，STCTDD，PDDWirelessMAN-OFDM2~11GH2AAS，ARQ，Mesh，STCTDD，FDDWirelessMAN-OFDMA2~1lGH2AAS，ARQ，STCTDD，FDD802.16的MAC层MAC层包括与高层实体接口的特定服务会聚子层(ConvergenceSublayer，CS)，完成MAC层核心功能的公共部分子层(CommonPartSublayer，CPS)，以及安全子层(SecuritySublayer)。MAC层的链路自适应机制链路自适应技术的基本思想：在当前的信道条件下，通过对某些传输参数的适配，让链路尽可能高效地运行。为了维持通信连接，甚至需要对链路质量做出“让步”，通过牺牲带宽来获得传输质量的提高。在大多数使用链路自适应技术的系统中，这种“让步”就是在链路的“鲁棒性”和带宽的高效性间寻找平衡。链路自适应技术能够增加链路信息容量，使得系统能够充分利用信道的时变性。常见的链路自适应机制自适应调制编码(AMC):根据信道情况的变化来动态地调整调制方式和编码方式；自动请求重传(ARQ):接收端在正确接收发送端发来的数据包之后，向发送端发送一个确认信息(ACK)，否则发送一个否认信息(NACK)；混合自动请求重传(H-ARQ):将前向纠错编码(FEC)和自动重传请求(ARQ)相结合的技术WiMAX主要关键技术2023年2月2日Page77OFDMScalableOFDMASpectrally-EfficientTDDFractionalFrequencyReuseFrequency-SelectiveSchedulingFineQualityofService(QoS)FTPnrtPSWebBrowsingBEVoicewithActivityDetectionertPSStreamingAudioorVideortPSVoIPUGSWiMAX关键技术Page78

QAM16QPSKQAM64AMC（64QAM、16QAM、QPSK)MIMOHARQAASInternetMACSecurityConvergencesublayerMACcommonpartlayerSecuritysublayerPHYPHYSAPMACSAPCSSAPFlatnetworkarchitectureWiMAX关键技术Page79先进的调制方式和多址技术－SOFDMAFrequencyDomainTimeDomainOFDM（正交频分复用）：频域上分成多个子载波，独立承载数据，结合信道编码对抗多径衰落；子载波间相互正交，频谱相互重叠，提高频谱利用率。时域上引入CP（循环前缀），减轻多径延迟引起的符号间干扰的影响。OFDMA（正交频分复用多址接入）：时频两维的资源分配粒度，频域可针对不同信道条件的用户优化，通过合理调度提升系统性能。SOFDMA（Scalable-OFDMA）：根据带宽调整子载波数，保持子载波间隔不变，降低移动环境下处理多普勒频移的复杂度。802.16系统框架图

一个完整的802.16系统应包含的网络实体有：用户设备(UE)，用户站(SS)，基站(BS)，核心王CN)。

802.16的网络拓扑结构（1）点对多点(PMP)结构。在一个频点及扇区内，下行方向只有基站发送，因此没有必要与其他基站同步，除了TDD系统。终端必须在下行链路上监听，并检查接收到PDU的连接标识符（CID，ConnectionIDentifier），直接收发给本终端的PDU。（2）多点对多点Mesh)结构。802.16在帧长度固定的情况下，提供了一个灵活的字段类型帧结构，每发送一个下行链路子帧，都要首先广播一个同步前导码和一个包含控制信息的帧控制头部（FCH，FrameControlHeader），在上行链路情况下，在每个上行子帧前，都提供了一个用于发起加入和带宽请求的争用时隙，这就为新用户加入网络和SS发起带宽请求提供了一个快速响应机制。网络拓扑结构WiMAX支持业务语音业务基本语音业务VoIP（含固定、移动语音业务）移动语音增值业务数据业务高速互联网业务游戏业务企业应用（含VPN业务等）多媒体业务流媒体业务视频会议视频电话Downloadservice

MobileTVHandsetsPCPDANewsSportsContentsPreviewMonitorTrafficInfo.

VideomailEtc.StreammediaserviceLiveBroadcastMusic,Video

SportsmatchFilmsAdultprogramScreensaverMelodyD/LSVCcartoonKaraoke64~100kbps100~168kbps128~256KbpsoverAverageNetworkSpeed

8~10fp10~15fps12~15fpsFramespeed

802.16系统的QoS架构服务类别的定义主动授予服务(UnsolicitedGrantService，UGS)实时查询服务(Real-timePollingService，RTPS)非实时查询服务(Non-Real-TimePollingService，NRTPS)尽力而为(BestEffort，BE)QoS框架和交互机制

WiMAX技术应用场景（1）固定应用场景（2）漫游应用场景（3）便携应用场景（4）低速移动应用场景（5）高速移动应用场景BusinessAccess&BackhaulHotspotBackhaulWi-Fi802.11PremiumResidentialServiceWi-Fi802.16-2004