1、第4章 無線城域網2本章內容簡介無線城域網概述IEEE 802.16(WiMax)標準 IEEE802.16(WiMax)工作場景 WiMax與WiFi技術比較 WiMax的應用實例 無線城域網的仿真 3無線城域網概述WMAN是以無線方式構建的城域網并提供面向互聯網的高速連接，它是在無線局域網的基礎上產生的，由多個WLAN連接而成。WMAN是為了滿足日益增長的寬帶無線接入的市場需求，用于解決最后一公里接入問題，代替電纜(Cable)、數字用戶線(xDSL)、光纖等。WMAN能有效解決有線方式無法覆蓋地區的寬帶接入問題，有較完備的QoS機制，可根據業務需要提供實時、非實時不同速率要求的數據傳輸服

2、務4無線城域網的寬帶接入5WMAN標準的開發主要有兩大組織機構：IEEE的802.16工作組，主要負責802.16系列標準；歐洲的ETSI，主要負責HiperAccess； 6IEEE 802.16(WiMax)標準lIEEE 802.16簡介1999年，IEEE 802.16工作組成立；2002年發布的802.16-2001標準定義了WMAN的空中接口規范；802.16a標準于2003年頒布，支持211GHz的工作頻段；2004年的802.16d標準詳細規定了211GHz頻段的支持多業務類型的固定寬帶無線接入系統的MAC層和相應物理層；72005年802.16e標準發布，在26GHz頻段上支

3、持移動寬帶接入，提供了高速數據的移動寬帶無線接入解決方案；2010年802.16m被ITU確定為4G的技術標準；8標準相應技術領域802.161066GHz固定寬帶無線接入系統空中接口標準，僅能用于視距范圍。802.16a211GHz固定寬帶無線接入系統空中接口，具有非視距傳輸的特點。802.16c1066GHz固定寬帶無線接入系統關于兼容性的增補文件。802.16d211GHz固定無線接入系統空中接口標準，相對比較成熟和實用。802.16e26GHz固定和移動寬帶無線接入系統空中接口標準。802.16f固定寬帶無線接入系統空中接口MIB要求。IEEE 802.16系列標準的技術領域 9802

4、.16g固定/移動無線接入系統管理平面流程和服務要求，移動性和頻譜管理。802.16h在免許可的頻帶上運作的無線網絡系統。802.16i移動寬帶無線接入系統空中接口MIB要求802.16j針對802.16e的移動多跳中繼組網方式的研究802.16k針對802.16的橋接進行修改802.16m成為ITU的IMT-Advanced技術標準，適應于下一代移動通信網絡的需要802.16n更高可靠性的網絡10lIEEE 802.16的工作特性及關鍵技術無線工作特性標準802.16a802.16d802.16e802.16m覆蓋范圍幾公里幾公里幾公里幾公里工作頻率211GHz211/1166GHz6GHz

5、3.5GHz移動性無無中低車速高速業務定位個人用戶，游牧式數據接入中小企業用戶的數據接入個人用戶的寬帶移動數據接入個人用戶的高速移動數據接入QoS支持支持支持支持IEEE 802.16幾個主要標準的特點11信道編碼技術支持的信道編碼類型包括：咬尾卷積編碼歸零卷積編碼低密度奇偶校驗碼鏈路自適應技術自適應調制編碼混合自動重傳12多天線技術支持MIMO和自適應天線陣兩種不同的多天線實現方式13lIEEE 802.16協議體系結構IEEE802.16標準描述了一個點到多點的寬帶無線接入系統的空中接口，包括MAC層和物理層匯聚子層公共部分子層安全子層物理層數據控制平面管理實體特定服務匯聚子層管理實體公共

6、部分子層和安全子層管理實體物理層MAC層IEEE802.16空中接口協議模型14IEEE802.16(WiMax)工作場景lWiMax系統組成WiMax發射塔WiMax接收機WiMax發射塔WiMax接收機15lWiMax可提供的無線服務： 非視距服務視距型服務lWiMax應用場景WiMax論壇定義的應用場景固定、游牧、便攜、移動和全移動16WiMax與與WiFi技術比較技術比較l傳輸范圍分析WiMax網絡可在需牌照或公用無線頻段運行。尤其是在授權頻段運行時，WiMax可使用更多頻寬、時段和更強的功率而WiFi只在公用頻段的2.45GHZ之間工作l傳輸速率分析WiMax最高速率達30-100M

7、bps，而最快的802.11n則為300-600Mbps17l安全性分析WiMax使用和WiFi的WPA2標準相似的認證加密方法。其微小區別在于WiMax使用3DES或AES機制，以及EAP，稱為PKM-EAP。WiFi的WPA2則使用典型的PEAP認證與AES加密,實際的網絡安全性往往取決于組建方式是否合理。18WiMax的應用實例lWiMax無線視頻監控系統包括三部分視頻采集前端系統無線網絡傳輸系統視頻流信息處理系統19基于WiMax的視頻監控系統20無線城域網的仿真lWiMax仿真主要涉及以下模塊無線信道模塊無線傳輸模塊無線物理接口模塊無線局域網MAC層模塊無線天線模塊無線路由協議其它無

8、線模塊21lWiMax模塊的安裝首先利用cygwin+ns-2.34搭建仿真平臺其次安裝WiMax仿真模塊，具體見教材4.6.1節WiMax模塊編譯路徑22WiMax模塊編譯過程23lWiMax的協議仿真仿真拓撲910876543210WiMax仿真實驗網絡拓撲圖24仿真代碼仿真代碼見教材的電子資源仿真結果和分析(教材105-106頁)25起始點0與其他節點進行操作，包括下行鏈路同步、獲取參數、初始距離、基本能力協商、SS鑒權和注冊等。WiMax仿真初始化階段26節點0向節點1發送UGS數據 節點0收集到所有節點信息，在1s時，節點0開始向節點1發送UGS服務流數據27節點0向節點2發送數據在2s后，節點0向節點2發送ertPS服務流數據，當節點2的請求剛到節點0，節點0就向節點2發送數據包。這體現了主動授權業務的實時性28各節點與節點0交互之后，各節點也向節點0發送請求，節點0更具寬帶請求分配策略為其他節點分配帶寬，各個節點有序發送/接受數據包29當業務繁忙時，非實時輪詢業務就、盡力而為業務將