任务4 WiMAX网络的部署与实现

课程目录模块一3G基础模块模块二

CDMA技术基础模块模块三

WCDMA移动通信技术模块模块四TD-SCDMA移动通信技术模块模块五CDMA2000移动通信技术模块模块六

WiMAX技术模块任务1WiMAX技术概述任务2WiMAX参考模型任务3WiMAX相关技术任务4WiMAX网络的部署与实现任务5WiMAX在中国的发展前景分析模块六WiMAX技术模块4问题引入WiMAX

作为一种新兴的宽带无线接入技术，有着独到的优势和市场空间，但是如果要利用WiMAX实现最后一公里的接入仍然需要解决哪些问题？有哪些基本原则？参考模型如何?频率资源如何配置？有哪些组网方案？51、WiMAX的部署与实现所面临的问题2、WiMAX网络架构的参考模型与基本原则3、

部署WiMAX网络时RF的选用条件4、WiMAX频率资源配置5、WiMAX组网方案6、实践活动1WiMAX的部署与实现所面临的问题作为一种新兴的宽带无线接入技术，WiMAX相对于传统的最后一公里接入手段，如DSL、FTTP、HFC、Wi-Fi和非标准的宽带无线系统、CDMAlX以及CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、HSPDA等接入手段虽然有着独到的优势和市场空间，但是如果要利用WiMAX实现最后一公里的接入仍然需要解决许多问题。1）WiMAX芯片能否及时供应及相应的解决方案能否顺利快速推出2005年1月Wavesat公司首开先河，推出可商用的WiMAX芯片——DM256，成为世界上第一款可商用的WiMAX芯片，它可同时用于基站和用户单元设备，最适合协助基站和用户单元等现有系统转换成为WiMAX兼容设备，它将来还能轻松升级以满足移动性的要求。1）WiMAX芯片能否及时供应及相应的解决方案能否顺利快速推出2005年4月21日，英特尔发布期待已久的第一款WiMAX芯片，一种单芯片modem和应用处理器，主要用于家庭接收WiMAX信号，可以在31mile（1mile=1609.344m）的范围内、以高达75Mbit/s的速度传输数据。众多国际著名无线通信设备厂商也没有停下进军WiMAX领域的脚步，开发并应用了基于英特尔PRO/Wireless无线5116芯片的CPE（客户前端设备）设备和基站，并与全球的众多运营商进行了合作。2）各国电信企业和运营商是否积极参与众多公司相继推出了WiMAX产品，使已经聚集了运营商、通信设备商在内的300多家企业的WiMAX论坛更加壮大。不过，对WiMAX的前途有着决定性影响的还是电信企业和运营商。英国电信、法国电信、Qwest通信公司、Reliance电信等服务提供商和运营商，均积极参与WiMAX论坛，推动WiMAX技术的发展及商用。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击WiMAX在发展和完善过程中，规范分为两种，一种是IEEE802.16或802.16a/d，即固定WiMAX；另一种是IEEE802.16e，即可移动的WiMAX，但其标准规范在2006年1月份才最后确定，而且其目前的移动性不能与GPRS，CDMA或者3G等移动通信相提并论。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击WiMAX的速度比3G网络快了近30倍，而且一个WiMAX的基站覆盖范围是一个3G基站的10倍。有了WiMAX无线宽带网络，城市的人们就可以在任何场所实现高速无线上网和视频点播，当然能享受优质语音通话的“副功能”。但是移动版的WiMAX（IEEE802.16e）也面临着与其他无线宽带技术如3GPP、3.5-4GHz蜂窝系统，以及TD-SCDMA和IEEE802.20等的激烈竞争。这些技术可以提供相近的带宽，预计在2010年前市场会在相当程度上重叠。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击此外，移动WiMAX（IEEE802.16e）是定位在高带宽数据传输上，其移动性仅限于“步行级”速率的移动；而3G是一个全移动的解决方案，而且其在今后很长的一段时间内还是以处理语音业务为主。WiMAX在数据传输方面有独特的优势，并能实现一定范围内的可移动性。与3G的差别就在于，WiMAX倡导的是将宽带无线化，而3G倡导的是将无线宽带化。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击也就是说，WiMAX和3G的基础构架并不相同。应该认识到，3G的主要目的是实现良好的语音传输，而WiMAX在提供VOIP语音能力上经过了许多优化。WiMAX目的是实现比3G更高的数据传输速度。所以，两者之间是不可能相互替代的。运营商应该做出最适合自己的选择。当速率达到10Mbit/s以上时，3G和WiMAX的核心技术还是相当吻合的，而WiMAX的价值在于可实现更低成本的宽带接入，让非核心城市也能够享受移动宽带的便利。因而，WiMAX只是对现有网络的一种补充，尤其是与未来的3G有着很强的互补性，并没有一定的取代性。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击这里值得一提的是，现在运营商正在热衷于建设的高速下行分组接入技术HSDPA（即WCDMA的增强版），在无线上网的技术上同样有一定优势，与WiMAX的目标应用相似。HSDPA是一种高速数据接入技术，它能在现有的3G网上升级，对于已有移动牌照的运营商具有一定的吸引力；其主要芯片制造商和主要推动者为美国高通公司。诺基亚以及美国高通等加大投入HSDPA的研发程度。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击2005年7月15日，华为在诺基亚独家承建的Telfort3G网络中，成功完成首次HSDPA商用演示。此次演示采用华为HSDPA商用数据卡，通过点播高清晰度的DVD视频源，下载速率可达1.4Mbit/s，充分显示了HSDPA的高速特性。再有，西门子通过与F1arion公司结盟，推出一项名为Flash（Fast-hoppedlow-lantencyAccesswithSeamlessHandof）-OFDM（正交频分复用）的技术。它通过未授权及未使用的频率，可以提供1.5Mbit/s的连线速度，是一种采用FDD频分双工模式、工作于220MHz~3.5GHz频段的移动宽带接入互联网的解决方案，并在美国、澳大利亚和韩国均进行了商用实验。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击移动性能以及其他性能指标都要好于WiMAX，而且部署成本也低廉。又由于WiMAX的商业模式仍未确定，其工作频段也是大致刚刚得以确定，所以HSDPA，Flash-OFDM等的商用也将使WiMAX的发展空间受到一定的压缩。此外，2002年11月成立的IEEE802.20标准（MBWA，也称Mobile-Fi移动宽带无线接入）工作组也可能对WiMAX构成一定的威胁，因为前者的移动性能是更佳的。它为运动速度高达250km/h的移动用户提供基于IP的高速、高可靠性的无线数据的传输。3）基于IEEE802.16e的移动宽带接入面临3G等其他通信技术的冲击各技术之间并不会出现相互竞争的局面，而是将谋求Wi-Fi，WiMAX和3G技术协调共存。同时，因为WiMAX从本质上来说是针对下一代网络所建立的标谁，WiMAX论坛也在期待着3G获得成功。如果3G大规模铺设获得成功，WiMAX就可以在其基础上平行使用，能够为用户提供更强大的宽带能力，并作为3G的补充，WiMAX还可以提供视频多播、网络游戏、生产自动化、网络安全等补充功能。所以，WiMAX论坛也希望移动运营商多多部署3G，从而刺激数据业务的需求，使WiMAX更有用武之地。4）其他相关的问题（1）成本问题WiMAX产品利用其标准化，相对于非标准的宽带无线产品其成本有了一个大幅的下降，但是预计WiMAX产品终端（固定）价格仍大致为400~500美元，这比DSL、以太网交换机高出很多，尤其是在有线非常发达的中国，对于采用WiMAX产品介入宽带数据市场，成本的压力相对较高。这些情况在欧美由于其资费相对较高，压力相对较小一些。4）其他相关的问题随着WiMAX技术的进一步发展，核心芯片厂家（如Intel、Fujitsu）的进一步推动，技术方案的高度集成和优化，成本可能会有一个大幅度的下降，这时WiMAX产品才会在竞争中处于更为有利的位置。WiMAX高昂的部署成本很难使服务供应商获得足够的投资回报，也会让多数用户退避三舍。虽然Wavesat、英特尔都看好WiMAX未来的商用前景，但短时间内，由于应用难以广泛普及，WiMAX的成本将是制约其发展的最大瓶颈。4）其他相关的问题（2）技术标准和频率问题在技术标准上，WiMAX尚未完成统一大业，国际电联如何确定其标准还不得而知。同时对于无线系统，最为关键的是频率问题，频率资源的多少，分配的方式将直接决定无线系统的容量和规模。而系统所能达到的容量和规模将直接决定运营商的投资力度和经营方向。4）其他相关的问题目前在国际上为宽带无线规划的执照频率主要为2.5GHz（美国）和3.5GHz（全球除美国），非执照频率为5.8GHz，潜在的频率还包括3.3GHz，按照目前各国的频率分配方式，每个运营商所获得的频点都距大规模的蜂窝组网要求有较大的距离，一般情况下，需要6~8个左右的频点才能实现大规模的组网，而目前的分配方式最多为4个频点，因此，WiMAX产品要成为主流的最后一公里接入方式，还需要在频率资源分配的方式上寻求突破。4）其他相关的问题而在我国IEEE802.16a的工作频段是2~1lGHz的需指配的频段，在两年前颁布的新的无线电频率划分规定中己分配完毕，未给WiMAX留下空白频段。同时，3G技术的成熟和规模商用，也将较大程度的影响运营商对于WiMAX的投资建设。4）其他相关的问题（3）与现有网络相互融合的问题WiMAX产品作为一种新的接入手段，还需要解决的一个重要问题就是如何与现有的网络融合。目前WiMAX产品主要还是一种接入和传输手段，IEEE802.16-2004也只是规定空中的接口问题，对于业务、用户的认证、计费等在标准上还没有一个统一的考虑。在这种情况下，如何利用现有的核心网络完成用户认证管理、计费平台的统一是WiMAX产品作为一种新的最后一公里解决方案的一个关键问题。4）其他相关的问题（4）室内覆盖问题作为一个无线系统，不能只实现室外覆盖，否则会产生极高的安装成本，这些成本包括直接的材料和安装费用成本，还包括其他的成本，如物业、安装位置的租赁费用等，这些成本可能会占到设备成本的20％~50％。在北美等地区，由于土地和房屋为私人拥有，常常会导致室外型的终端无法安装。另外，室外型的安装方式也大大地限制了潜在用户的范围，限制了运营商客户的发展。4）其他相关的问题而要实现室内覆盖，需要有足够的链路余量，具体WiMAX产品，就需要AAS（AdvancedAntennaSystem，高级天线系统）、STC（SpaceTimeCoding空时编码）、子载波等技术能够快速地集成到WiMAX产品当中。5）WiMAX网络的功能要求通过运营商对WiMAX系统要求的归纳总结，下面列出了整体网络的功能要求：（1）应该在开放的平台上，支持对在线和离线的用户进行登记、注册的管理；（2）网络发现和选择应该与连接技术无关。在WiMAX网络内，根据运营商业务以及网络或基站的负荷，选择最佳的接入方式，也可以在不同接入技术之间选择最佳的方式，支持终端用户自主选择或运营商指定的选择方式；5）WiMAX网络的功能要求（3）支持对终端用户网络节点等各种级别的网络鉴权加密方式；（4）具备完备的统计计费和账务结算机制；（5）支持对IPv4和IPv6的连接管理；（6）支持移动性管理包括不同网络不同系统和不同技术之间的漫游和切换；（7）支持针对不同用户不同业务不同网络节点的QoS的不同级别的管理并提供接入控制机制；5）WiMAX网络的功能要求（8）支持电源管理的机制比如睡眠模式、空闲模式和对寻呼的支持；（9）支持不同等级的互通和漫游模式，比如松偶合和紧偶合方式；（10）支持无线资源管理，优化使用WiMAX网络中的无线资源；（11）支持标准的网络管理功能；（12）支持合法监听；（13）支持定位业务。291、WiMAX的部署与实现所面临的问题2、WiMAX网络架构的参考模型与基本原则3、

部署WiMAX网络时RF的选用条件4、WiMAX频率资源配置5、WiMAX组网方案6、实践活动1）WiMAX网络架构的参考模型由于IEEE802.16仅对物理层、MAC层做出了明确定义，对于网络层以及如何构建端到端解决方案并没有涉及。因此，WiMAX论坛成立了NWG（networkgroup）负责定义IEEE802.16协议范围外的上层架构和接口规范。该工作组主要目标是为WiMAX定义端到端的全IP的网络架构，主要内容包括架构原则、参考模型、参考点等。1）WiMAX网络架构的参考模型WiMAXNWG设计了两种网络架构，一是基于NGN的网络架构，WiMAX可以同软交换网络实现无缝的融合；二是基于3GPPIMS平台的网络构架。整个标准化工作分三个阶段进行，第一阶段功能需求、性能需求以及应用场景已经明确；第二阶段网络架构、参考模型已经基本完成，核心网标准Version0.5草案已经定稿；第三阶段重点完善标准、流程、协议的细节，比如小区选择、端到端的认证与鉴权、动态的QoS与接纳控制等。1）WiMAX网络架构的参考模型按照是否支持终端的移动性，WiMAX系统的网络模型可分为固定模式端到端参考模型和漫游模式端到端参考模型。WiMAX系统的通信实体包括移动用户台（MSS）、接入网络（ASN）、连接服务网络（CSN）和应用服务提供商（ASP）网络或互联网。有关固定模式端到端参考模型如图5-9所示。ASN作为一个逻辑实体，它的功能是管理IEEE802.16空中接口，为WiMAX用户提供无线接入，具体如图5-10所示，ASN网关（ASNGW）是BS和CSN通信的管理通信实体。1）WiMAX网络架构的参考模型图5-11描述了漫游模式下的端到端参考模型，与固定模式相比，主要增加了连接服务网络CSN之间的R5参考点。另外，WiMAX组织中的NWG工作组并没有定义连接服务网路CSN和应用服务提供商ASP之间的接口。图5-9WiMAX固定模式下端到端的参考模型MSS：移动服务器ASN：接入服务网络CSN：连接服务网络ASP：应用服务提供商NSP：网络服务提供商图5-10ASN参考模型图5-11WiMAX漫游模式下的端到端参考模型1）WiMAX网络架构的参考模型（1）接入网络ASNASN的功能是管理IEEE802.16空中接口，为WiMAX用户提供无线接入。一个ASN由基站BS和接入网关ASNGW组成。ASN参考模型如图5-10所示。（2）连接服务网络CSNCSN定义的是一套网络功能的组合，为WiMAX用户提供IP连接。CSN提供的主要功能有：为用户会话连接，给终端分配IP地址，互联网接入，AAA代理或者服务器，基于用户系统参数的QoS以及许可控制；ASN和CSN之间的隧道建立和管理用户计费以及结算；1）WiMAX网络架构的参考模型ASN之间的移动性管理；WiMAX服务，例如基于位置的服务、点对点服务、多播组播服务、IMS和紧急呼叫等。CSN可以由路由器、AAA代理或服务器、用户数据库、互联网网关设备等组成。CSN可以作为全新的WiMAX系统的一个新建网络实体，也可以利用部分现有的网络设备实现CSN功能。1）WiMAX网络架构的参考模型（3）网络接口1）、参考点R1。移动用户台MS与接入网ASN之间的接口，与IEEE802.16空中接口物理层和MAC层一致，可能包含管理平面的功能。2）、参考点R2。移动用户台MS与连接服务网络CSN之间的逻辑接口，建立在MSS到CSN的物理连接之上，提供鉴权、业务授权和IP主机配置等服务。其中，R2的鉴权功能在MS和归属NSP的CSN之间。1）WiMAX网络架构的参考模型进行在漫游模式下，拜访地NSP的ASN和CSN也可能处理部分鉴权流程和机制。IP主机配置管理可以在MS和归属地NSP或者拜访地的CSN之间进行。R2接口可能还包含管理和承载平面的移动性管理。3）参考点R3。接入网络ASN和连接服务网络CSN之间互操作的接口，包括一系列控制和承载平面的协议。其中，承载平面由ASN和CSN之间的IP隧道构成，控制平面包括IP隧道建立以及由于终端的移动而产生的隧道释放等控制协议，除此之外，控制平面还包含AAA、ASN和CSN之间的策略以及QoS执行等协议。1）WiMAX网络架构的参考模型4）、参考点R4。用于协调处理终端与接入网络ASN间移动性相关的一系列控制和承载平面协议。5）、参考点R5。拜访地CSN与归属地CSN之间互操作的一系列控制和承载平面协6）、参考点R6。BS和ASNGW间的互操作控制和承载平面协议，属于ASN内的接口。其中承载平面由：BS和ASNGW之间的IP隧道构成，控制平面包括隧道建立和释放控制等有关协议。1）WiMAX网络架构的参考模型7）、参考点R7。该接口属于ASNGW内部接口，用于协调QoS内的策略机制，图中没有标注，具体定义还在讨论之中，是可选的接口。8）、参考点R8。BS之间的接口，用于快速无缝切换功能，由一系列控制和承载平面协议组成，承载平面定义了一套协议，允许切换时在所有涉及到的BS之间传递数据，控制平面包含BS之间的通信协议，允许在所有涉及的BS之间传递控制信息。2）WiMAX网络架构的基本原则目前正在制定的WiMAX网络架构基于以下达成的基本原则，以此来完善各个功能块和协议接口要求，同时考虑到实际市场商用的部署时间，非常快速地推出系统规范应该可以同时满足多种应用模式的要求，包括固定游牧、便携、简单移动、全移动模式。这意味着只要有WiMAX接入服务提供的地方，终端用户都可以通过它的归属运营商实现宽带接入。2）WiMAX网络架构的基本原则（1）应该基于全IP的网络架构，充分利用IP交换路由以及其他的IP网络的优点；（2）应该适用于多种无线技术，WiMAX接入与具体的核心网络无关，除此之外接入服务网络ASN的架构应该是通用的，同时对核心网络的类型来说是透明的；（3）应该基于IEEE802.16和IETF的协议，如果IETF目前制定的已有的协议满足不了WiMAX网络的要求，则有必要对现有的IETF协议进行扩展；2）WiMAX网络架构的基本原则（4）WiMAX网络端到端的架构，包含参考模型参考点以及功能分解，它应该是模块化的，以便灵活地在多种情况下使用。例如从孤岛到大规模组网应用；稀疏到密集的无线覆盖以及容量变化；包含城市郊区和乡村的各种无线传播环境；包含许可和非许可的频段；包含分层平面和MESH：网格拓扑结构；游牧/便携以及移动应用模式的共存；（5）允许对IEEE802.16本身定义的无线功能，WiMAX网络要求的功能路由和传输连接的功能以及网络之间的互通的功能进行逻辑上分开；2）WiMAX网络架构的基本原则（6）支持一个运营商内的WiMAX接入网络；（7）应该支持一个NSP与多个NAP管理的多个ASN连接；（8）应该支持终端用户发现和选择网络的功能；（9）支持提供业务的运营商采用通用的互连拓扑方式，例如层2交换或者层3路由方式；（10）应该支持通过互联方式接入到现有运营网络；（11）应该支持在不同提供业务的运营商网络中，终端采用相同的控制面和数据面的协议栈；2）WiMAX网络架构的基本原则（12）应该尽力简化对手机或对终端的需求；（13）应该支持不同的网元之间接口的开放性，ASN内、ASN之间以及ASN和CSN之间，特别是在MSS、ASN、CSN之间应该支持不同厂商设备的互操作性；（14）应该考虑未来IEEE802.16标准发展而对WiMAX网络产生的影响；（15）应该是在满足各个地区的要求基础上尽量可以在全球范围适用；2）WiMAX网络架构的基本原则（16）至少应该支持以下几种演进方式：从固定到固定/游牧，从固定/游牧到便携/简单移动，从简单移动到全移动；（17）应该定义所有WiMAX端到端系统需要的功能，并且能够灵活地选择合适的平台实现不同功能；（18）应该提供足够的灵活性和可扩展性，以满足运营商的不同要求；2）WiMAX网络架构的基本原则（19）应该可以灵活地按照运营商的需求，确定网络中功能模块的合适位置；（20）应该允许一个运营商用一个接入网加上一些简化的核心网功能，为用户直接提供互联网接入服务，而不需要再与复杂的运营业务网络相连。501、WiMAX的部署与实现所面临的问题2、WiMAX网络架构的参考模型与基本原则3、

部署WiMAX网络时RF的选用条件4、WiMAX频率资源配置5、WiMAX组网方案6、实践活动3部署WiMAX网络时RF的选用条件由于IEEE802.16的实施具有多种选择，因而WiMAX论坛主要用来解决互操作性问题。考虑到成功的RF部署可能因地区与应用的不同而各异，OEM厂商仍然需要细心权衡来为其射频（RF）子系统选用适当的组件解决方案和架构。OEM厂商应当寻找当前能够实现多功能配置的RF芯片组，然后在未来进行更高程度的集成，从而根据未来市场的不同需求定制产品。1）频谱选择根据媒体接入控制（MAC）层、功率等级、物理层（PHY）以及RF信道化配置文件的不同定义，IEEE802.16系统配置文件定义多种操作模式。其还包含有关10~66GHz的视距（LOS）频带以及2.11GHz的非视距（NLOS）频带的规范。LOS发射器需要具备至接收机的无障碍通道，而它们之间很容易受到地形和建筑楼宇的干扰。此外，其还对天线调节有依赖性。NLOS系统采用扩频传输，因此直接通道与反射通道都可以促进信号的接收。目前已经实施了3个常用的频带（都来自NLOS频带）：2.5GHz及3.5GHz许可限制频带以及5.8GHz无许可限制频带。1）频谱选择为了降低已发射信号的多次反射对接收机造成的影响（多通道），系统采用基于256FFT（快速傅里叶变换）的OFDM（正交频分复用）而非单载波。所采用的OFDM频率相互正交或垂直，从而允许子信道在互不干扰的情况下重叠，以便最大化频谱效率。FFT数量可变（128~2048个，256除外）的OFDMA（正交频分复用多址访问）是移动应用的首选，能够实现快速带宽修改。事实上，OFDM技术已经被IEEE802.11等标准所采用，而且正在纳入未来4G网络的应用考虑范围。2）有许可限制与无许可限制的对比有许可限制的频带的优势在于能够在所分配的带宽中广播而不受其他广播的干扰。不过，由于从政府部门申请有许可限制的频带需要付出高昂的代价而且耗时长久，因此这种优势可谓理所应当。有许可限制的频带可以保障可靠的业务，而又能够在确保更高服务质量（QoS）的情况下支持更多用户，从而减少潜在的商业风险。而无许可限制的频带不存在购置成本，从而可以实现更迅速的部署且允许更多服务供应商提供宽带服务。2）有许可限制与无许可限制的对比但是，由于任何人都可以在所选择的频带中发射信号，来自其他网络的干扰可能会降低信号质量，从而限制QoS保证。不过，采用竞争式协议（contention-basedprotocol）可以为多台发射器在同一信道或频率发射信号制定规则，以使多个用户能够共享相同的频率。这样能够实现一定的QoS保证。似乎服务供应商更倾向于在繁荣的大城市采用有许可频带。而无许可频带更有可能用于农村地区和发展中国家，因为这里广播干扰的风险较低。3）架构的复杂性另一方面，在无线电广播进行模式切换时，开销会消耗带宽，从而降低总体吞吐能力，并最终减少所支持用户的数量。3）架构的复杂性（2）采用频分双工（FDD）频分双工（FDD）可用于收发器基站与客户端设备，其采用两种不同的频率带宽同时进行发射及接收。由于这种架构具有更高的吞吐能力，它需要更高的频谱带宽，同时在带宽中间需要保护频带，以减轻滤波。在RF硬件自身之中，还必须隔离两个信号链，以确保发射器的高输出功率不阻塞接收机。这些附加的要求增加了组件集成的难度，进而放慢集成过程。不过，这种双工模式能够以更高的吞吐能力支持更多用户。3）架构的复杂性（3）采用半频分双工如果采用半频分双工，发射器及接收机可以在独立的频率下工作，但是在给定时间内只能进行一种操作。因此可以消除收发器受到的发射器干扰，从而简化RF组件集成。在设备大部分时间处于接收模式的CPE应用中，在需要之前可以一直关闭传输链路，从而降低功耗。所以，它是CPE最可能选用的模式。无论BTS（基站收发信台），采用哪种双工模式，设备设计人员都必须确保BTS符合所选择的双工模式，同时支持可能采用不同双工模式的CPE。4）灵活选择、快速集成设计IEEE802.16RF的OEM厂商必须选择一整套RF芯片组来支持所面对的不同频谱范围以及为BTS及CPE选择的双工模式。此外，每个芯片组的性能还必须符合相应配置文件给定RF的屏蔽要求。面对这些要求以及开放的IEEE802.16应用环境，开发人员在选择RF组件时应注重灵活性。4）灵活选择、快速集成如今，最终能够突显特色的要素在于性能。集成度较低、但灵活性较高的RF芯片组使设备厂商能够提高设计水平。超外差转换架构可以实现更好的阻断信号（blockersingal）滤波，从而能够实现扩展更高的数据速率并有更强的抗干扰能力。随着兼容IEEE802.16e标准的移动系统开发，最终会需要更高程度的功能集成。在领先的工艺技术、生产能力及系统专业技术的支持下，具有高灵活性的高性能RF芯片组最终会在未来打造出低成本、低功耗以及空间小的解决方案。611、WiMAX的部署与实现所面临的问题2、WiMAX网络架构的参考模型与基本原则3、

部署WiMAX网络时RF的选用条件4、WiMAX频率资源配置5、WiMAX组网方案6、实践活动1）WiMAX联盟及国际上的趋势WiMAX联盟成立了RWG（规章工作组），试图在全球范围内协调IEEE802.16的工作频率。但是对于任何国家而言，频率规划都会自然的打上国家间的政治、经济、技术、利益争夺的烙印。在2~11GHz已经非常拥挤的频段内，能提供给WiMAX的频率资源会受到很大限制。目前WiMAX建议使用的频率有三段：2.5GHz、3.5GHz和5.8GHz,其中2.5GHz和3.5GHz是特殊频段，5.8GHz是开放频段。即使如此，国际上要统一规划WiMAX的频率也需要2~3年的时间才能解决，而且2.5GHz最难协调。1）WiMAX联盟及国际上的趋势在2003年6月瑞士日内瓦召开的世界无线电通信大会（WRC-03）上达成的最后文件中，在5GHz（5.091-5.725GHz）频段为包括无线局域网、固定无线接入、无线电定位、卫星地球探测、空间研究及航空无线电导航业务和卫星固定业务等多项无线电业务进行无限频段划分。其中将5.150-5.350GHz和5.470-5.725GHz共计455MHz频率，推荐为以无线局域网为主要应用的移动业务新增加的频率资源。1）WiMAX联盟及国际上的趋势在WIMAX频率资源全球难以统一的情况下，韩国已明确采用2.3GHz频段，欧盟倾向与3.5GHz频段，美国则划分为一个700MHz频段给WiMAX使用，英特尔公司也游说台湾力促将2.5-2.69GHz频段用于WiMAX，但此段频率为WRC-2000通过规划的3G频段，引起很大争议。在WiMAX设备厂商中，以色列奥维通公司在2004年底推出的WiMAX系统BreezeMAX基站就运行与3.5GHz频段，而中兴通讯则明确他们的WiMAX系统可用于3.3-3.7GHz、5.1-5.3GHz和5.7-5.8GHz频段。2）管制政策下对WiMAX频率资源的影响WiMAX作为固定宽带无线接入，更多的是解决小区、企业等高数据接入问题，而并非把个人用户作为直接服务对象。密集的住宅小区、大型的公司企业、宾馆、饭店、体育场馆甚至城市内重要的蜂窝移动基站等都会成为WiMAX的覆盖目标。一个4扇区的WiMAX基站，在20MHz载频带宽并为每个用户提供512kHz独立带宽时，可同时容纳400个用户。又考虑到电信运营的规模经济特点，所以在构建WiMAX固定宽带无线接入网络时可将4~6扇区作为参考值。如每扇区20MHz带宽，则需总带宽为80~120MHz。2）管制政策下对WiMAX频率资源的影响WiMAX采用IEEE802.16e标准作为移动宽带无线接入时，目标用户主要是笔记本电脑或手持PDA的个人用户。因此各小区之间需支持切换功能。WiMAX网络结构越来越类似蜂窝网络结构，构成宏蜂窝网络需要7个频点，则WiMAX需带宽140MHz。在2005年4月信息产业部无线电管理局制定的《无线电管理十一五规划》中，将WiMAX定义为是一种新的用于固定或移动无线局域网计算机互联系统。按此定义目前国内如果沿用3.5GHz地面固定无线接入频率招标（评选）的管制政策每个城市由3家运营商建设运营WiMAX网络。2）管制政策下对WiMAX频率资源的影响在选择4~6扇区作为固定宽带无线接入的情况下需要240~360MHz带宽，作为移动宽带无线接入的情况下，需要420MHz带宽。如果考虑到可分配频率资源紧张的同时，又要将WiMAX作为电信资源有效的成规模的利用，也可以在每个城市将其仅分配给一家运营商经营。此时，在选择4~6扇区作为固定宽带无线接入的情况下，需要80-120MHz带宽，作为移动宽带无线接入的情况下需要140MHz带宽。综上所述，在不同的管制政策下所需带宽有很大变化，如表5-6所示。表5-6不同管制政策下WiMAX所需带宽2）管制政策下对WiMAX频率资源的影响以上分析是基于载频为20MHz的情况，实际上，IEEE802.16d标准的载频带宽为1.75~20MHz，IEEE802.16e标准的载频带宽为1.25~20MHz。根据管制政策的不同，在分配频率资源时可采用小于20MHz的载频带宽。例如韩国在已分配的2.3GHz频段中把81MHz给3个运营商经营WiMAX，每个运营商仅获27MHz，而美国在700MHz频段中也仅分配了18MHz给WiMAX，因此在组网时，只能采用低载频带宽当然也减小了网络容量。3）我国2~11GHz频率划分及分配状况2001年11月，信息产业部颁布了修订后的《中华人民共和国无线电频率划分规定》。其中对2~11GHz频率进行了详尽和明确的划分，没有为WiMAX预留工作频段。在2~11GHz范围内尚未分配的通信频率及推荐频率如表5-7所示。表5-72~11GHz范围尚未分配的通信频率及推荐频率3）我国2~11GHz频率划分及分配状况在2GHz频段的上半段频率，它被3G、卫星地球探测仪等非通信类业务及无线局域网开放频段所占据，没有为WiMAX留有空白频率。在2GHz频段的下半段留有2483.5~2500MHz，共16.5MHz尚未分配，但涉及全球卫星链路频段。在2500~2690MHz虽然规划为空间业务和对流层散射业务，但在WRC-2000大会上将此段指定给可能的IMT一2000应用，在WRC-03大会上，在该频段还制定了卫星声音广播业务与3G等地面业务共用的规则。3）我国2~11GHz频率划分及分配状况而我国早在1993年对2.6GHz多路微波分配系统的使用频率做出规划，在采用有线传输确有困难的地方，可使用2535~2599MHz频段用于有线电视节目的传输，并已在21个省（区市）应用。在3~4GHz频段，3300~3399.5MHz和353l~3600MHz，共168.5MHz是尚未分配的通信频率。尽管3531~3600MHz同时作为C波段卫星扩展频段，但可以与地面业务协调。3）我国2~11GHz频率划分及分配状况在5GHz频段有5150~5350MHz和5470~5725MHz，非通信业务频段共计455MHz频率，在WRC-03大会上被推荐为包括无线局域网为主要应用的移动业务。新增加的频率资源在6~11GHz频段，仅有10~10.6GHz共600MHz是尚未分配的通信频率。4）我国WiMAX频率资源配置分析有专家提出，将2483.5~2500MHz和2500~2690MHz，共206.5MHz频率分配给WiMAX使用。因为在此频段内，WiMAX可以充分体现非视距传输的优点，也有利于IEEE802.16e标准支持移动性的实现。但是在2500~2690MHz频段中，我国已有多路微波分配系统在使用，而且是3G的扩展频段，在WRC-03会议上将其中50MHz带宽给了卫星声音广播与3G共用，所以在我国没有可能重新规划此频段给WiMAX使用。4）我国WiMAX频率资源配置分析对于WRC-03大会推荐的5150~5350MHz和5470~5725MHz共计455MHz频率，我国在频率划分中已明确5150~5216MHz主要划分给无线电测定业务，5216~5350MHz主要划分给空间业务，5470~5650MHz为水上导航业务，5650~5725MHz用于无线电定位固定及移动业务。可见，只有在5650~5725MHz的次要业务中有通信业务，其他都是非通信类无线电业务。所以，从中规划和协调为WiMAX使用频率是相当困难和复杂的。而且，此频段已接近IEEE802.16e标准频率的上限，将对WiMAX移动性产生不利的影响。4）我国WiMAX频率资源配置分析另外，对于10~10.6GHz频率，虽然有600MHz的带宽，但因其已接近非视距传输的上限，更不能支持IEEE802.16e标准，所以将此段频率规划给WiMAX也不太合适。分析和排除了上述可能规划给WiMAX的频率之后，视点集中在3.5GHz频段上。在此频段中，有3300~3399.5MHz和3531~3600MHz共168.5MHz，尚未分配的通信频率。如果考虑到已招标分配的3399.5~3531MHz，地面固定接入频率从3300~3600MHz共300MHz频率成为业界注目的WiMAX的目标频率。4）我国WiMAX频率资源配置分析对于3300~3399.5MHz尚未分配的通信频率，有消息证实，信息产业部无线电管理局正在筹划将此频率弥补已招标的3.5GHz地面固定接入频率的不足，如将此频率划分给WiMAX使用，不存在与其他业务的冲突。3531~3600MHz属于主要业务中尚未分配的频率，虽然ITU规定此段频率是C波段卫星扩展频段，但在国内尚未使用，存在协调空间。4）我国WiMAX频率资源配置分析但是上述两段频率，一段频宽99.5MHz，另一段频宽69MHz，如单独使用仅能满足或接近满足单基站4扇区20MHz载频带宽独家经营固定宽带无线接入业务的带宽需求，显然无法满足WiMAX移动宽带无线接入业务的带宽需求，也不符合市场竞争的需要。如果将已招标分配的3399.5~3531MHz地面固定接入频率重新规划纳入，从3300~3600MHz共300MHz频率中并分配给WiMAX使用，可满足同一城市2家运营商运营WiMAX固定宽带无线接入业务和移动宽带无线接入业务的带宽需求，接近满足同一城市3家运营商运营WiMAX固定宽带无线接入业务和移动宽带无线接入业务的带宽需求。4）我国WiMAX频率资源配置分析从2001年9月~2004年4月，作为地面固定接入频率，通过三次招标在全国300多个城市中将3399.5~343lMHz终端站/3499.5~3531MHz中心站共31.5×2MHz频率分配给6大基础电信运营商及中电华通等5家新兴电信运营商。每个城市有3家运营商，中标多者获2×10.5MHz频率，少者仅获2×7MHz频率。4）我国WiMAX频率资源配置分析信息产业部无线电管理局在2004年底的调查表明，3.5GHz网络建设和运营并不理想，前两批中标城市开通率虽然达到80％，但平均仅为目标规模的50％，设备投资仅为预计投入的20％~30％，而第三批招标后，中标企业还处于准备阶段，中标企业普遍认为分配带宽太窄是限制业务发展的主要原因。4）我国WiMAX频率资源配置分析另外，标准不统一、投资成本高、市场认可度低等原因都使3.5GHz网络和业务发展缓慢，造成频率热招冷用，没有充分发挥频率资源的效用和效益，因此将已招标分配的3.5GHz频率重新规划分配，既是市场的需要，也是完善和提高频率配置方式和效用的需要，为WiMAX使用3.5GHz频段提供了契机。831、WiMAX的部署与实现所面临的问题2、WiMAX网络架构的参考模型与基本原则3、

部署WiMAX网络时RF的选用条件4、WiMAX频率资源配置5、WiMAX组网方案6、实践活动5WiMAX组网方案目前，IEEE802.16标准及相应的WiMAX测试规范主要还是针对无线空中接口技术，所明确内容也只是涉及到PHY和MAC层，并没有明确给出WiMAX网络的组网技术和方案。因此，对WiMAX在未来商用中的定位有看法众多，有人认为是DSL的产品的竞争，有人认为是3G的竞争。这实际上涉及到WiMAX组网技术和业务应用的问题，特别是组网方案中WiMAX与现有的设备之间的关系是革命性替代还是融合演进，需要深入研究。5WiMAX组网方案针对免许可证频段，IEEE802.16协议还规定了动态频率选择方案，同时，WiMAX系统可以支持多输入多输出（MIMO）、智能天线、正交频分多址（OFDMA）等技术，以降低频率干扰、增加网络容量。基于以上规划原则，可以采用如下组网方案：5WiMAX组网方案（1）固定组网模式由于运营商频率资源有限，因此同样频率资源可以按照波道宽度不同划分出数量不同的独立载波。频率规划方案直接影响系统用户峰值速率、规划地区网络容量，因此需要慎重考虑。以3.5GHz频段为例，典型载波带宽划分方式是1.75MHz、3.5MHz和7MHz。考虑到多种因素，建议采用3.5MHz为主来进行频率规划，典型3频点多基站组网方式如图5-12所示。5WiMAX组网方案图5-12典型3频点多基站固定组网模式图5-13典型3频点多基站移动组网方式H——水平极化V——垂直激化5WiMAX组网方案（2）移动组网模式在移动应用模式下，WiMAX网络可以采用叠加于宽带城域网或移动蜂窝两种方式。网络组网方案需要重点考虑频率规划方案、终端计费认证方案和移动性管理方案。典型3频点多基站移动组网模式如图5-13所示。为了实现蜂窝组网，单扇区需要支持MIMO和OFDMA技术。1）WiMAX系统的网络结构WiMAX系统的网络结构包括WiMAX终端、WiMAX无线接入网和WiMAX核心网3部分，如图5-14所示。根据所采用的标准以及应用场景不同，WiMAX终端包括固定（IEEE802.16-2004）、便携和移动（IEEE802.16e）3种类型。1）WiMAX系统的网络结构而WiMAX接入网主要指基站与用户终端之间的无线网络，需要支持无线资源管理等功能，有时为方便和其他网络互联互通，还需要包含认证和业务授权（ASA）服务器。而核心网主要指传统的交换网或互联网，主要用于解决用户认证、漫游等功能及作为与其他网络之间的接口。其中网管系统用于监视和控制网内所有的基站，提供查询、状态监控、软件下载、系统参数配置等功能。1）WiMAX系统的网络结构图5-14WiMAX网络结构TE一终端设备RS一中继设备SS一用户站1）WiMAX系统的网络结构对于一个基于PMP模式的WiMAX系统而言，通常只包括1个BS和多个SS。在实际应用中，可能根据需要设置若干接力站，形成点对多点或多点对多点的体系结构。2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网IEEE802.16定义下的无线城域网（无线MAN）主要的应用将基于IP分组数据，而目前采用的IP协议仍然是IPv4。随着业务的不断发展，IPv6网络的部署已经进入稳步增长阶段。尽管未来的发展趋势是IPv6将替代IPv4来满足更高的要求，就目前而言，Internet骨干网是一个IPv4/IPv6的混合网络。2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网在进行IPv4/IPv6综合组网时，通常遵循以下一些原则：最大限度地保护终端用户、ISP、ICP和电信运营商的既有投资；保证IPv4和IPv6主机之间的互通；在IPv4业务和IPv6业务互不影响的前提下，支持两者业务的互通；保证现有IPv4应用在综合组网环境中的正常应用；避免设备之间的依赖性，设备的更新须具有独立性；2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网综合组网过程对于网络管理者和终端用户来讲要易于理解和实现；提高组网灵活性，支持网络的逐步升级，用户拥有选择何时过渡和如何过渡的权利；综合组网以后，网络的服务质量不应该有明显的影响，网络的可靠性和稳定性不能削弱，网络管理功能较原有网络应有所加强；应着重考虑从边缘到骨干的逐步演进策略（同时关注从骨干到边缘的策略）；2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网应考虑为终端用户所能带来的好处（业务、兴趣点等）；综合组网时应统筹考虑对现有IPv4网络中存在的一些问题的改进（NAT、地址规划等）；网络各部分之间的技术选择应该具有独立性，如城域核心网、接入网、驻地网应该可以选择不同的技术。2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网根据综合组网基本原则，经常采用的组网策略包括双栈策略（DualStackTransitionMechanism，DSTM）、隧道策略和翻译策略。其中，双栈策略可分为主机双栈和路由器双栈两种类型；隧道策略包括手工隧道和自动隧道两种；翻译策略的实现协议包括NATPT（NetworkAddressTranslationProtocolTranslation）、TRT（TransportRelayTranslations）、BIS（BumpIntheStack）、BIA（BumpIntheApplicationprograminterface）。上述策略通常综合使用。2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网在3种组网策略中，双栈策略通常解决的是IPv6网络中的双栈主机（平时只有IPv6地址而无IPv4地址）如何与外部IPv4网络中的网元（只拥有IPv4地址）进行通信的问题，一般只能用在内部网络中，不适合应用于骨干网和核心网。翻译策略不需要任何的协议调整就允许IPv4网与IPv6网方便地互通，但这种互通的通信效率不高，并且限制了一些通用协议的应用，如IPsec、组播协议等，因此就目前的技术水平来看，出于扩展性等性能方面的考虑，在进行核心网和骨干网互联时，一般不适宜采用这种技术。2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网通常，双栈策略和翻译策略用于企业网或驻地网；而在组建核心网和骨干网时，则采用隧道策略。基于IPv4/IPv6的无线城域网用户不但能够进行无线上网，借助移动IPv4或者移动IPv6协议，无线城域网的用户还能够在移动的同时进行网络连接，并且保证数据的不间断性。基于IPv4/IPv6的无线城域网，如图5-15所示，分为两部分，接入网和核心网。2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网其中接入网部分采用WiMAX技术，核心网部分采用IPv4/IPv6协议互连，内部路由器均支持MPLS，边缘路由器完成三层操作，核心路由器完成二层交换。用户接入核心网的过程为：用户数据经采用WiMAX接入网络的空中接口到达基站后，通过“WiMAX-IPv4/IPv6Core”接口抵达WMAN核心网的边界路由器，由该边缘路由器对其完成L3操作，进入支持MPLS-IPv4/IPv6的网络传输，经标签交换后，抵达WMAN与核心网边界网关，而后进入核心网。图5-15基于IPv4/IPv6的无线城域网组网MS——移动台AP——接入点R——路由器2）方案一：WiMAX网络接入IPv4/IPv6核心网由图5-12可知，在无线城域网中的BS需要提供IPv4/IPv6路由协议（包括MPLS），自动配置、组播、QoS算法