802.16标准空中接口规范、协议参考模型及网络构架

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802.16宽带无线接入技术
2.2 802.16d标准的空中规范－－物理层特性
在双工方式方面，802.16d支持FDD和TDD两种方式，其物理层技 术基本相同。
802.16d在5MHz频带上可以实现约15Mbit/s的速率，频谱效率为 3bit/s/Hz，与HSDPA相似。但802.16d在固定或低速环境下可以使 用更大带宽(20MHz)，实现高达75Mbit/s的峰值速率，这是现有蜂 窝移动通信系统难以达到的。这充分体现出OFDM技术在使用更宽 频带方面的优势。
使用频段 10～66GHz许
可频段
<11GHz许可 频段
<11GHz许可 频段
<11GHz许可 频段
<11GHz免许 可频段
基本特点
采用单载波调制方式，视距传输，可选信道带宽20MHz、 25MHz或28MHz，上行采用TDMA方式，双工方式可采 用FDD和TDD。
采用单载波调制方式，非视距传输，允许信道带宽不小于 1.25MHz，上行采用TDMA方式，可选支持自适应天线 系统（AAS）、ARQ和空时编码（STC）等，双工方 式可采用FDD和TDD。
在多址方式方面，802.16d在上行采用TDMA(时分多址)，下行采用 TDM(时分复用)支持多用户传输。另一种多址方式是OFDMA，以 2048个子载波的情况为例，系统将所有可用的子载波分为32个子信 道，每个子信道包含若干子载波。多用户多址采用和跳频类似的方 式实现，只是跳频的频域单位为一个子信道，时域单位为2或3个符 号周期。
802.16宽带无线接入技术
一、
802.16系列标准介绍
1. IEEE802无线标准系列 2. 802.16标准系列
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802.16宽带无线接入技术
IEEE802无线标准系列
IEEE802 标准委员会已发布或正在制定的无线标准系列有： 802.11x, 802.15x, 802.16x, 802.20x
采用256个子载波的OFDM（正交频分复用）调制方式，非 视距传输，可选支持AAS、ARQ、网格模式（Mesh） 和STC等，双工方式可采用FDD和TDD。
采用2048个子载波的OFDM调制方式，非视距传输，允许信 道带宽不小于1.0MHz，可选支持AAS、ARQ和STC 等，双工方式可采用FDD和TDD
面向全球覆盖
Байду номын сангаас
点对多点无线连接，支持基站间的漫游与
802.16x
2～11/11 ～66GHz
70Mbps
切换，用于: 1～50公里 WMAN 1、WLAN业务接入，
2、无线DSL，面向城域覆盖
3、移动通信基站回程链路及企业接入网
点对多点无线连接，支持AP间的切换，用
1～
于:
802.11x 2.4/5GHz 54/108Mb 100米
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802.16宽带无线接入技术
总体目录
) 一、802.16系列标准介绍 ) 二、 802.16d版本的协议模型，空中接口规范 ) 三、802.16e版本的协议模型，空中接口规范 ) 四、网络架构、应用场景及升级演进
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802.16宽带无线接入技术
CPS子层提供了MAC层的核心功能，包括系统接入、带宽分配、连接 建立和维护等。
CPS子层通过MAC SAP从不同的CS子层接收数据，形成MAC SDU。 MAC SDU可以被拆分，也可以与其他一个或数个MAC SDU合并为一个新 的MAC PDU，并按MAC连接分类，以保证QoS。
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在调制技术方面，802.16d支持的最高阶调制方式为64QAM，相对 于蜂窝移动通信系统(3GPP HSDPA最高支持16QAM)，802.16d更 强调在信道条件较好时实现极高的峰值速率。为适应高质量数据通 信的要求，802.16d选用了块Turbo码、卷积Turbo码等纠错能力很 强但解码延时较大的信道码，同时也考虑使用低复杂度、低延时的 LDPC码。
三、
802.16e标准的协议模型，空中接口规范
1. 802.16e标准的协议模型 2. 802.16e标准的物理层 3. 802.16e标准的MAC层
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WLAN 1、企业WLAN，
ps
2、PWLAN，
3、家庭/SOHO无线网关
802.15x
2.4GHz/3 .1～ 10.6GHz
0.25/1～ 55/110Mb ps
10～75米 /10米
点对点短距离连接，工作在个人操作环
WPAN
境，用于家庭及办公室的高速数据网络 802.15.4工作在低速率,用于家庭控制网
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2.3 802.16d标准的空中规范－－MAC层特性
• MAC层是面向连接的，把业务映射到SS上并和不同等级的QoS关联。 当一个SS被安装到系统中时，就可以提供业务流。当SS完成注册， 连接就与业务流关联（一条业务流对应一条连接）来提供请求的带 宽保证。当用户服务需求改变时，可能会建立新的连接。
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2.3 802.16d标准的空中规范－－MAC层特性
服务特定汇聚子层 公共部分子层
安全子层
物理层
控制平面
管理实体 服务特定汇聚子层
网
络
管理实体
管
公共部分子
理
层
实
体
管理实 体 物理层 管理平面
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• 一个连接不仅定义了与汇聚层的映射，还定义了业务流，而业务流 定义了在这个连接上传输的PDU的QoS参数。业务流提供了一种上下 行链路的QoS管理机制。
• MAC层包括三个子层:
– 特定服务汇聚子层（Service-Specific Convergence Sublayer) – MAC公共子层（MAC Common Part Sublayer），简称CPS子层。 – 安全子层（Security Sublayer）。
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2.3 802.16d标准的空中规范－－MAC层特性
• MAC特定服务汇聚子层（Service-Specific Convergence Sublayer)，简称CS子层。
CS子层主要负责完成外部网络数据与CPS子层数据之间的映射。它将 所有从汇聚层服务接入点(CS SAP)接收到的外部网络数据转化并 且映射成MAC SDU，并通过MAC服务接入点（MAC SAP）发送 给CPS子层。在这个过程中，CS子层对外部网络数据进行分类， 并将其与合适的MAC 业务流标识SFID以及连接标识CID进行关 联，同时还执行负荷头压缩功能PHS。
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总体目录
) 一、802.16系列标准介绍 ) 二、 802.16d版本的协议模型，空中接口规范 ) 三、802.16e版本的协议模型，空中接口规范 ) 四、网络架构、应用场景及升级演进
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IEEE 802.20 (proposed)
IEEE 802.16 WirelessMAN
IEEE 802.11 WirelessLAN
WAN MAN LAN
3GPP, EDGE (GSM)
ETSI HiperMAN & HIPERACCESS
ETSI HiperLAN
IEEE 802.15 Bluetooth
可采用SCa或OFDM或OFDMA调制方式，双工方式为 TDD，必须支持动态频率选择（DFS），可选支持 AAS、ARQ、Mesh和STC等。
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2.2 802.16d标准的空中规范－－物理层特性
• OFDM物理层支持基于帧的传输。一帧包含一个下行子帧和 一个上行子帧。
准仅规范数据控制平面。 • 数据控制平面由物理层（PHY）和媒质接入控制层
（MAC）组成。
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2.2 802.16d标准的空中规范－－物理层
物理层类型 WirelessMAN-SC WirelessMAN-SCa
WirelessMAN-OFDM WirelessMAN-OFDMA WirelessHUMAN
关
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802.16标准系列
标准号
802.16 802.16a 802.16c 802.16d 802.16e 802.16f 802.16g 802.16h 802.16i 802.16k
发布时间
2001年12月 2003年1月 2002年 2004年 6月 2005年 12月 2005年9月 预计2007年 预计2008年 预计2009年 预计2010年
802.16宽带无线接入技术
2.3 802.16d标准的空中规范－－MAC层特性
• 安全子层
MAC层包含一个单独可选的安全子层来提供认证，密钥交换及加 密。
802.16通过加密SS和BS之间的连接给用户提供秘密接入固定宽 带无线网络的能力，此外BS通过加密相关的业务流禁止未经授权的 访问，还给运营商提供强大的防盗用功能。
PAN
ETSI HiperPAN
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IEEE802无线标准系列
标准系列 工作频段 工作速率 覆盖距离
网络 应用
主要特性与应用
802.20x
3.5GHz以 16Mbps/
下
40Mbps
点对多点无线连接，用于高速移动的无线 1～15公里 WWAN 接入，移动中用户的接入速率可达1Mbps,
二、
802.16d标准的协议模型，空中接口规范
1. 802.16d标准的协议模型 2. 802.16d标准的物理层 3. 802.16d标准的MAC层
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2.1 802.16d标准的协议模型
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802.16宽带无线接入技术
2.1 802.16d标准的协议模型
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2.2 802.16d标准--固定无线接入技术的空中接口规范
• 空中接口是指基站（BS）和用户站（SS）之间的接口。 • 空中接口协议由数据控制平面和管理平面组成，802.16标
标准中定义了两种CS子层规范，以便与不同的上层协议进行接口，包 括ATM CS子层及Packet CS子层。
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2.3 802.16d标准的空中规范－－MAC层特性
• MAC公共子层（MAC Common Part Sublayer），简称CPS子层
关注的技术领域
10-66GHz固定宽带无线接入系统空中接口标准 2-11GHz固定宽带无线接入系统空中接口标准 10-66GHz固定宽带无线接入系统关于兼容性的增补文件 2-66GHz固定无线接入系统空中接口标准 2-6GHz固定和移动宽带无线接入系统空中接口标准 固定宽带无线接入系统空中接口M IB要求 固定和移动宽带无线接入系统空中接口管理平面流程和服务要求 在免执照的频带上运作的无线网络系统 宽带无线接入系统空中接口移动M IB要求 局域和城域网M AC网桥802.16桥接
• 下行子帧仅由一个下行物理层 PDU组成。 • 上行子帧由用于初始测距和带宽请求的竞争时隙和一个或者
多个由不同的SS发射的上行物理层 PDU组成；
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2.2 802.16d标准的空中规范－－物理层特性
802.16d OFDM物理层采用256个子载波，OFDMA物理层采用2048 个子载波，信号带宽从1.25～20MHz可变。
802.16标准空中接口规范、协议参考模型 及网络构架
无线二所 张科 吕晓峰
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) 一、802.16系列标准介绍 ) 二、 802.16d版本的协议模型，空中接口规范 ) 三、802.16e版本的协议模型，空中接口规范 ) 四、网络架构、应用场景及升级演进
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