带你认识无线城域网

作者:课课家教育更新于： 2017-03-17 15:13:53

　　今天小编给大家带来的教程是：带你认识无线城域网。不知道各位朋友是否有了解过这方面的知识呢？如果没有，那就跟着小编一起来学习一下吧。

　　一、无线城域网

　　IEEE802.16工作组曾经提出的无线接入系统空中接口标准实际上就是一种无线城域网技术，那么什么叫做无线城域网呢？其实，无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入(BWA)市场需求。大家可以看到，现在有很多的网络运营商都纷纷加入了支持这一个标准的行列。小编认为，它就是一种非常有前途的无线宽带联网新技术。

　　WiMAX(即WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess）这一个论坛是由Intel等等芯片制造商于2001年发起然后成立起来的。它的主要任务就是对IEEE802.16产品进行一致性认证，从而促进标准的互操作性。这一个论坛的成员囊括了超过500家通信行业的运营商和组件／设备制造商，是不是非常的强大呢？

　　在当今的社会里面，有两个较为成熟的标准，第一个就是在2004年时所颁布的802.16d，这一个标准支持无线固定接入，也有人将其称之为固定WiMAX；另外一个标准就是在2005年时所颁布的802.16e，它是在前面一个标准的基础上面新增加了对移动性的支持，因此也有人将其称为i9JWiMAX。

　　大家知道WiMAX技术主要有哪几个应用领域吗？没错，就是两个。第一个要说的就是作为Wi-Fi热点、蜂窝网络以及Wi-FiMesh的回程链路；剩余的那一个是作为最后一千米的无线宽带接入链路。回程链路（即Backhaul）所代表的意思就是指从接入网络到达交换中心的连接。为了方便大家的理解，小编在这里就举一个例子来说明一下吧，就比如说：用户在网吧里面使用Wi-Fi进行上网的时候，那么Wi-Fi的设备就一定要连接到ISP端，在这中间的连接就是回程链路了。其实在一些发达地区已有的微波或者是一些有线（即Tl/El）回程链路就需要进行升级了。然而在一些发展中地区随着WLAN的应用以及蜂窝网用户不断的增长，这个时候就需要建立一个新的回程链路。固定WiMAX可以为我们提供远距离、成本低以及高带宽的回程传输。

　　在无线宽带接入这一个方面上，WiMAX要比Wi-Fi的棋盖范围更加的大，数据速率相比之下会更加的高。同一时间，WiMax比Wi-Fi具有更好的安全性以及可扩展性，这样子的话就可以实现电信级的多媒体通信服务的目的了。高带宽还可以补偿IP网络的缺陷，从而就可以大大提高VoIP的服务质业，是不是一举两得呢？

　　移动WiMAX(802.l6e）向下兼容802.16d，在移动性这一个方面定位的目标速率为车速，这样子就可以支持高达120km/h的移动速率了。那么当移动速度比较高的时候，因为多普勒频移就会出现系统性能下降的情况，因此我们一定要在带宽、移动速率以及覆盖范围这几个之间进行权衡折中。3G技术主要强调的是高速的移动性自己地域上的全覆盖，强调了一种“无所不在”的服务，然而802.16就会牺牲了全覆盖，仅仅只可以保证在一定区域里面实现连续覆盖的目的，这样子就可以提高了数据传输速率。

　　IEEE802.16的协议枝模型是由MAC层以及物理层这两个部分组成的，那么MAC层又分成了3个子层，分别是公共部分子层（CommonPartSublayer)、面向服务的汇聚子层（ServiceSpecificConvergenceSublayer）以及安全子层（PrivacySublayer），具体的IEEE802.16的协议枝模型，如图所示：

　　二、关键的技术

　　在802.16系统里面主要采用了两个工作频段，其中，10～66GHz这一个工作频段的工作波长比较短，所以仅仅只可以进行视距传输，那么这个时候我们就可以忽略多径衰减的影响了。802.16规定，在这一个工作频段大家可以采用单载被调制方式，就比如说：QPSK、16-QAM，甚至还可以支持64-QAM。

　　那么在2～IIGHz这一个工作频段大家就可以进行非视距传输，但是在这里我们一定需要考虑多径衰减带来的影响。这个时候每一个子载波的调制方式，大家可以采用QPSK、B/SK、16-QAM或者是64-QAM。

　　802.16所采用的多路复用方式OFDM/OFDMA，这被认为是下一代无线通信网的最关键最核心的技术。OFDM具有比较高的频诺利用率，并且还可以在频率选择性衰减、抵抗多径效应以及窄带干扰上面具有较为明显的优势。正交频分多址OFDMA就是利用OFDM的概念实现上行多址接入的目的。每一个用户都占用不一样的子载波，然后通过子载波把用户通通分开。引入OFDMA的目的就是为了支持移动性。

　　为了可以进一步将带宽的利用率提高，在802.16还引入了MIMO，简单来说就是多入多出技术。实际上MIMO就是通过多径无线信道实现目的的，传输的信息流经过空时编码形成N个子信息流，然后就由N个天线发射出去，经过空间信道以后就由M个接收天线进行接收。那么多天线接收机利用了空时编码处理功能，对数据流进行解码以及分离，这样子操作的话，就可以实现最佳的处理。MIMO系统可以实现抗多径衰减的目的，OFDM可以提高频谱的利用率。大家只需要将这两者进行适当的结合，那么就可以在不增加系统带宽的情况下面为我们提供更加高的数据传输速率。

　　802.16这一个系统主要就是以时分双工（TDD）或者是频分双工（FDD）这两种方式进行工作的。在这里大家要注意一点，那就是FDD需要成对的频率，然而TDD并不需要的哟。除此之外，我们还可以非常灵活地实现上、下行带宽的动态调整。802.16还规定了一点，那就是终端可以直接采用频分半双工（H-FDD）方式进行工作，这样子就会大大的降低了终端收发器的成本。

　　三、MAC子层

　　在802.l6里面的MAC层为我们提供了面向连接的服务，每一个连接通过唯一的连接标识符（即CID）进行区分，面向业务的汇聚子层就会向上层的业务映射成为连接。在MAC层里面还定义了两种cs子层，也就是ATMCS以及分组CS。前者ATMCS为我们提供了对ATM的业务的支持，然而后者分组CS就为我们提供了对IEEE802.lq、IEEE802.3、1Pv4以及IPv6等等基于分组的业务的映射。因为现在的通信网络里面主要是基于IP的分组业务，因此WiMAX论坛仅仅只会认证和IP有关系的IEEE802.16设备。

　　另外一个方面，802.16MAC层还定义了较为完整的QoS机制。有了这一个机制以后，大家就可以针对每一个连接。然后分别设置不一样的QoS参数。当然啦，这也包括了速率、延时等等相关的指标。在MAC层定义了4种不一样的业务，目的就是为了可以更加好地控制带宽分配，现在我们就来学习一下这四种业务吧。

　　第一种：尽力而为业务（即BestEffortService,BE）：这一种业务主要的作用就是用来支持没有任何速率、非实时性以及时延要求的分组业务，业务流的稳定性则是由高层协议来保证的。典型的业务也就是Http以及Telnet的服务。使用这一种业务大家就可以随时随地的提出带宽申请，允许大家使用任何类型的捎带请求以及竞争机制，但是并不会对它们进行轮询的请求。

　　第二种：非请求的带宽分配业务（即UnsolicitedGrantService,UGS）：这一种业务的功能是用于传输周期性的、包大小固定的实时数据，这种业务最典型最经典的应用就是VoIP电话了。这种业务一经申请成功，在传输过程里面大家就不需要再去申请多一次了，这样子就可以排除带宽请求引入的开销了。

　　第三种：实时轮询业务（即Real-timePollingService,nrtPS）：这一种业务主要的作用就是用来支持非实时可变速率业务。就比如说：MPEG视频业务。rtPS周期性地轮询带宽请求，这样子就可以周期地改变业务带宽。这一种服务引入了请求开销，但是大家可以按照需求进行动态的分配带宽。

　　第四种：非实时轮旬业务（即Non-Real-timePollingService,nrtPS）：这一种业务的功能是用于支持非实时可变速率业务。就比如说高带宽的FTP应用，这就需要保持最低的数据速率。对于这一种业务所提供的轮询问隔会更加的长，或者是进行一些不定期的轮询。

　　温馨提示：大家还需要知道一点，那就是在MAC层里面还包含了支持认证、安全子层，加密等等安全的功能。我们有了这些功能以后，就可以实现安全管理的操作了。

　　四、向4G迈进

　　1、802.l6e

　　802.l6d的OFDM调制方式主要是采用了256个子载波，OFDMA这一种调制方式采用2048个子载波，信号带宽在l.25～20MHz这一个范围里面可变。为了可以实现支持移动性的目的，802.16e还对相关的物理层进行了改进。这样子的话，就可以让OFDMA可支持128,512、1024以及2048一共4种并不一样的子载波数量了。但是大家在这里要注意的是，子载波间隔并不改变，信号带宽和子载波数量这两者是成正比的，那么这一种技术就被大家称之为可扩展的OFDMA(ScalableOFDMA）。大家只需要采用这一种技术，系统就可以在移动环境里面非常灵活的适应到信道带宽的变化。在64-QAM调制、采用20MHz带宽这一种情况下面，传输速率就可以达到74.81Mbps。

　　大家可以发现802.16e对MAC层的改进，这不仅仅改变了每一个功能层之间的消息传输机制，并且海实现了资源预约以及快速自动请求重传（ARQ）这两个功能。这样子就可以降低了信道时延的所带来的影响了。除此之外还另外增加了针对上行链路的频率、功率以及时隙的快速调整的功能，从而可以适应快速移动的要求。

　　在当今的社会IEEE802.16标准已经是一种无线城域网技术，和其他的一些无线接入技术的服务范围以及应用领域是不一样的。各种各样的无线接入技术互相配合，就一起为我们提供了从个域网到广域网的各种无线宽带接入的服务了。具体的各种无线网的作用范围，如图所示：

　　2.WiMAXII

　　接下来小编就为大家介绍一下WiMAX吧，它的进步发展是和其他一些B3G(Beyond3G）技术相互融合在一起的，然后就成为了IM下Advanced家族的成员之一。ITU-R对于4G标准的要求是可以提供一些基于IP的流式多媒体服务以及高速声音数据，所支持的数据速率至少是lOOMbps以上的，所选定的通信技术是正交频分多址接入技术OFDMAo

　　在一开始的时候所候选的4G标准分别有LTE(LongTermEvolution)、UMB(UltraMobileBroadband）以及WiMAXII(IEEE802.16m）这3个。

　　另外一个方面，那就是超级移动宽带UMB是由高通公司为首的3GPP2组织所推出的CDMA-2000的升级版EV-DOREV.C。UMB的下载速率可以高达到288Mbps，然而最高的上传速率就可以高达75Mbps，它所支持的终端移动速率会超过300km/h以上

　　长期演进LTE(即LongTermEvolution）就是沿着GSM-W-CDMA-HSPA-4G这一个路线发展起来的一项技术，这一项技术是由以欧洲电信为首的3GPP组织启动的新技术研发项目。和UMB的核心技术是一模一样的，LTE也是采用了OFDM/OFDMA作为物理层的核心技术。

　　在2006年12月的时候，所批准的802.16m就是向IMT-Advanced所迈进的一个研究项目。主要的目的就是为了可以达到4G的技术要求，然而IEEE802.16m的下行峰值速率在热点提盖、低速移动这一个条件下面就可以达到1Gbps的速率，在另外一种条件（即广域覆盖、高速移动）下面就可以达到l00Mbps的速率。为了实现向前兼容的目的，802.16m正在准备对802.16e采用的OFDMA使用调制这一种方式进行增补，进一步的提高系统传输速率以及吞吐量这两个部分。

　　在2008年11月的时候，高通公司就已经宣布要放弃UMB.这一项技术了。鉴于IEEE802.16e已经跻身在3G标准这一个行列，因此在未来向4G迈进时代就会形成了一种IEEE802.l6m以及LTE-Advanced相互竞争的格局。但是这两者时间所采用的关键技术，还是有很多相同的地方，具体的相同之处如下表所示：

　　在2013年底的时候，工信部就已经正式向三大运营商发放了4G的牌照，也就是说，中国电信、中国移动以及中国联通这三者通通都会获取得到TD-LTE的牌照。那么中国移动就会获取得到了130MHz的频谱资源，这一个频谱远远高于中国联通以及中国电信两者的40MHz。那么现在小编就为大家介绍一下这三家运营商所得到的商用频段划分吧，具体的商用频段划分如下：

　　(1）中国联通的商用频段划分：2300～2320MHz、2555～2575MHz.

　　(2）中国电信的商用频段划分：2370～2390MHz、2635～2655MHz。

　　(3）中国移动的商用频段划分：1880～1900MHz、2320～2370MHz、2575～2635MHz。

　　事实上，对于LTE上、下行信道的划分大家可以使用时分多路（TDD）这一种技术。当然啦，大家也可以使用频分多路（FDD）这一种技术。大家要知道一点，那就是欧洲运营商大多数都是倾向于FDD-LTE。中国移动则受限于3G时代的TD-SCDMA网络，在最开始的时候就需要明确要建设TD-LTE网络，现在正在全国许多城市大规模建设TD-LTE试验网，然而中国电信以及中国联通这两者就会倾向于建设FDD-LTE网络。其中中国电信就曾经表态表示“假如真的获取得到TD-LTE的牌照，那么就会考虑向中国移动租用网络”。

　　小编结语：

　　今天的考试认证，大致介绍如此，希望能助您在学习无线城域网道路上一臂之力，能让你更稳更好更快的走在学习无线城域网的路上。今天的考试认证就已经介绍完毕了，如果你还是与犹未尽，可以进入我们的官网课课家教育，了解更多的无线城域网入门教程。