課程設(shè)計(jì)--寬帶無線城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　隨著通信技術(shù)和新業(yè)務(wù)的部署，市場(chǎng)與技術(shù)的相互作用，未來通信領(lǐng)域一些新的特點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來。一方面，傳統(tǒng)寬帶 固定接人用戶已經(jīng)不能滿足于僅僅在家庭和辦公室等固定環(huán)境內(nèi)使用寬帶業(yè)務(wù)，希望使用寬帶接入移動(dòng)服務(wù)。另一方面，傳統(tǒng)的移動(dòng)用戶也不能滿足于簡(jiǎn)單的語音、 短信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，希望能使用更高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務(wù)。用戶需求的變化使固定寬

2、帶接人服務(wù)和移動(dòng)服務(wù)在技術(shù)和業(yè)務(wù)上呈現(xiàn)融合的趨勢(shì)，寬帶移動(dòng)化和移動(dòng)寬帶化 也逐漸成為兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的方向，并互為補(bǔ)充、互相促進(jìn)。在移動(dòng)寬帶化方面，3GPP/3GPP2已經(jīng)制定了1xEV-DO，HSDPA/HSUPA等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。在寬帶移動(dòng)化方面，IEEE802工作組先后制定了WLAN和WiMAX等技術(shù)規(guī)范，意圖能沿著固定、游牧/便攜、移動(dòng)這樣的演進(jìn)路線逐步實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)化，其中IEEE 802.16WiMAX

3、是寬帶移動(dòng)的重要里程碑，促進(jìn)了移動(dòng)寬帶的演進(jìn)和發(fā)展。</p><p>　　1.1 WiMAX產(chǎn)業(yè)鏈與商業(yè)化狀況</p><p>　　WiMAX 是IEEE802.16技術(shù)在市場(chǎng)推廣方面采用的名稱，其物理層和MAC層技術(shù)基于在1EEE802.16工作組中開發(fā)的無線城域網(wǎng)（WMAN）技 術(shù)，WiMAX也是IEEE802.16d/e技術(shù)的別稱。802.16d的商用或試驗(yàn)大都基于3.5GHz頻段，

4、規(guī)模較小。802.16e設(shè)備的正式認(rèn) 證工作還未開始，但是已有少數(shù)大型運(yùn)營(yíng)企業(yè)開始提供商用業(yè)務(wù)，如韓國(guó)SKT公司，美國(guó)的sprint公司準(zhǔn)備2008年中開始推出移動(dòng)WiMAX業(yè)務(wù)。</p><p>　　1.2 WiMAX產(chǎn)業(yè)鏈向移動(dòng)WiMAX傾斜趨勢(shì)明顯 </p><p>　　WiMAX 的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈在近兩年迅速成長(zhǎng)，WiMAX論壇成員數(shù)量從2004年初的46家增長(zhǎng)到現(xiàn)在的400余家

5、。其中，35％為業(yè)務(wù)提供商，20％以上為系統(tǒng)廠家 和20％左右為芯片廠家。這些成員大多數(shù)都對(duì)移動(dòng)WiMAX非常感興趣。在Intel，三星，摩托羅拉等主要廠家的大力推動(dòng)下，移動(dòng)WiMAX的芯片已經(jīng) 基本準(zhǔn)備就緒，基站和終端設(shè)備也在加緊研發(fā)，移動(dòng)WiMAX的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)基本成熟。2007年底經(jīng)過認(rèn)證的設(shè)備可以正式上市后，預(yù)計(jì)2008年移動(dòng) WiMAX市場(chǎng)將全面啟動(dòng)。從WiMAX產(chǎn)業(yè)自身來看，全球的大型電信設(shè)備廠家更加傾向于研發(fā)802.16

6、e設(shè)備。國(guó)內(nèi)尤其是中興、華為等公司已經(jīng)基本放棄了原來研發(fā)固定WiMAX設(shè)備的計(jì)劃。</p><p>　　1.3 WiMAX寬帶移動(dòng)技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景</p><p>　　1.3.1 固定應(yīng)用場(chǎng)景：</p><p>　　固定接人業(yè)務(wù)是802.16運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)及Wi-Fi 熱點(diǎn)回程等。</p><p&

7、gt;　　1.3.2 游牧應(yīng)用場(chǎng)景</p><p>　　游牧式業(yè)務(wù)是固定接人方式發(fā)展的下一個(gè)階段。終端可以從不同的接人點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中。在每次會(huì)話連接中，用戶終端只能進(jìn)行站點(diǎn)式的接入；在兩次不同網(wǎng)絡(luò)的接人中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。在游牧式及其以后的應(yīng)用場(chǎng)景中均支持漫游，并應(yīng)具備終端電源管理功能。</p><p>　　1.2.3 便攜應(yīng)用場(chǎng)景</p><p&

8、gt;　　在這一場(chǎng)景下，用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進(jìn)行小區(qū)切換外，連接不會(huì)發(fā)生中斷。便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)展，從這個(gè)階段開始，終端可以在不 同的基站之間進(jìn)行切換。當(dāng)終端靜止不動(dòng)時(shí)，便攜式業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型與固定式業(yè)務(wù)和游牧式業(yè)務(wù)相同。當(dāng)終端進(jìn)行切換時(shí)，用戶將經(jīng)歷短時(shí)間（最長(zhǎng)為2s）的業(yè)務(wù) 中斷或者感到一些延遲。切換過程結(jié)束后，TCP/IP應(yīng)用對(duì)當(dāng)前IP地址進(jìn)行刷新，或者重建 IP地址。</p><p&g

9、t;　　1.3.4 簡(jiǎn)單移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景</p><p>　　在這一場(chǎng)景下，用戶在使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等，但當(dāng)終端 移動(dòng)速度達(dá)到60～120km/h時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。這是能夠在相鄰基站之間切換的第一個(gè)場(chǎng)景。在切換過程中，數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍， 最差的情況下，TCP/IP會(huì)話不中斷，但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。切換完成后，QoS將重建到初始級(jí)別。簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

10、需要支持休眠模式、空 閑模式和尋呼模式。移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動(dòng)場(chǎng)景（包括簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)）的主要應(yīng)用，包括目前被業(yè)界廣泛看好的移動(dòng) E、mail、流媒體、可視電話、移動(dòng)游戲、移動(dòng)VolP （MVolP）等業(yè)務(wù)，同時(shí)它們也是占用無線資源較多的業(yè)務(wù)。</p><p>　　1.3.5 全移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景</p><p>　　在這一場(chǎng)景下，用戶可以在移動(dòng)速度為120km/h 甚至更高的情況下無中斷地使

11、用寬帶無線接入業(yè)務(wù)當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，用戶終端模塊將處于低功耗模式。</p><p><b>　　1.4 小結(jié)</b></p><p>　　WiMAX技術(shù) 在數(shù)據(jù)帶寬支持能力上的優(yōu)勢(shì)是各方都承認(rèn)的，但是否能夠提供一些特色業(yè)務(wù)，目前各方都在探索中。目前，從韓國(guó)的發(fā)展來看，WiBro的建網(wǎng)成本與3G系統(tǒng) 相當(dāng)，但由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容量較大，因此相同容量下用戶的成本則較低。由于缺

12、乏特色業(yè)務(wù)，WiBro相對(duì)于3G的高速承載能力的優(yōu)勢(shì)，目前只體現(xiàn)在低成本的 用戶接入和更高的接入帶寬上，在業(yè)務(wù)類型上還沒有體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。由于目前終端類型、網(wǎng)絡(luò)成熟度的限制，WiMAX初期還是作為無線接人的方式來使用，并不能 提供比3G系統(tǒng)更多的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，也就是說，WiMAX是否真正具有生命力還有待市場(chǎng)的進(jìn)一步檢驗(yàn)。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p>

13、<p>　　2.1各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹</p><p>　　2.1.1 WCDMA技術(shù)</p><p>　　WCDMA 是英文Wideband Code Division Multiple Access（寬帶碼分多址）的英文簡(jiǎn)稱，是一種第三代無線通訊技術(shù)。W-CDMAWideband CDMA 是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)

14、）為無線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release6等版本。目前中國(guó)聯(lián)通采用的此種3G通訊標(biāo)準(zhǔn)W-CDMA（寬帶碼分多址）是一個(gè)ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)標(biāo)準(zhǔn)，它是從碼寬帶碼分多址。</p><p>　　圖2.1WCDMA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　WCDMA（寬帶碼分多址）以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為3G的主流技術(shù)之一，

15、并且就目前看來，將要采用WCDMA技術(shù)作為第三代通信標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家是最多的。HSDPA/HSUPA（高速下行／上行分組接入）技術(shù)是WCDMA的增強(qiáng)版，可以提供更高的鏈路傳輸能力。</p><p>　　2.1.2 Wi-Fi技術(shù)</p><p>　　全稱Wireless Fidelity，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn)，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度較高，可以達(dá)到11Mbps，另外它的有效距離也很長(zhǎng)，同時(shí)也與

16、已有的各種802.11 DSSS設(shè)備兼容。今夏最流行的筆記本電腦技術(shù)——迅馳技術(shù)就是基于該標(biāo)準(zhǔn)的。IEEE（［美國(guó)］電子和電器工程師協(xié)會(huì)）802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的變種，最高帶寬為11 Mbps，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，帶寬的自動(dòng)調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。其主要特性為：速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，通訊距離可達(dá)305米，在封閉性區(qū)域

17、，通訊距離為76米到122米，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)的成本更低。Wi-FiWirelessFidelity，無線保真，技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。</p><p>　　WIFI突出優(yōu)勢(shì)：其一，無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達(dá)300英尺左右約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓

18、中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機(jī)。據(jù)悉，該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺接近100米的通信距離擴(kuò)大到4英里約6.5公里。其二，雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度非?？欤蛇_(dá)11mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。其三，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機(jī)場(chǎng)、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”，并通過高速線路將

19、因特網(wǎng)接入上述場(chǎng)所。這樣，由于“熱點(diǎn)”所發(fā)射出的電波可以達(dá)到距接入點(diǎn)半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費(fèi)資金來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。</p><p>　　不足之處：目前使用的IP無線網(wǎng)絡(luò)，存在一些不足之處，如帶寬不高、覆蓋半徑小、切換時(shí)間長(zhǎng)等，使得其不能很好地支持移動(dòng)VoIP等實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用；并且無線

20、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)上層業(yè)務(wù)開發(fā)不開放，使得適合IP移動(dòng)環(huán)境的業(yè)務(wù)難以開發(fā)。此前定位于家庭用戶的WLAN產(chǎn)品在很多地方不能滿足運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、維護(hù)上的要求。</p><p>　　2.1.3 WiMax技術(shù)</p><p>　　圖2.2WiMax技術(shù)的一般構(gòu)架</p><p>　　WiMAX是全球微波接入互通 (Worldwide Interoperability forMi

21、crowave Access)的簡(jiǎn)稱，是一種關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式，提供固定、移動(dòng)、便攜形式的無線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供最后一英里的無線寬帶接入。WiMAX技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了Wi-Fi傳輸距離短的缺陷，同Wi-F一樣，它也須要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)“熱點(diǎn)”，但同Wi-Fi相比，WiMAX的覆蓋范圍要大得多，其最大傳輸速度75Mbps、最大傳輸距離可達(dá)50公里，可高速實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)于須要隨時(shí)

22、隨地高速接入互聯(lián)網(wǎng)的朋友，WiMAX無疑是一種很好的技術(shù)解決方案。該技術(shù)以IEEE 802.16 的系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。一如當(dāng)年對(duì)提升802.11使用率有功的Wi-Fi 聯(lián)盟，WiMAX 也成立了論壇，將提高大眾對(duì)寬頻潛力的認(rèn)識(shí)，并力促供應(yīng)商解決設(shè)備兼容問題，借此加速WiMAX 技術(shù)的使用率，讓W(xué)iMAX 技術(shù)成為業(yè)界使用IEEE 802.16 系列寬頻無線設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。雖然WiMAX 無法另辟新的市場(chǎng)﹙目前市面已有多種寬頻無在線網(wǎng)方

23、式﹚，但是有助于統(tǒng)一技術(shù)</p><p>　　WIMAX四大優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)之一，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離。WiMax所能實(shí)現(xiàn)的50公里的無線信號(hào)傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。 優(yōu)勢(shì)之二，提供更高速的寬帶接入。據(jù)悉，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個(gè)速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)來說，這

24、的確是一個(gè)驚人的進(jìn)步。 優(yōu)勢(shì)之三，提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將Wi－Fi熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為DSL等有線接入方式的無線擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。WiMax可為50公里線性區(qū)域內(nèi)提供服務(wù)，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。優(yōu)勢(shì)之四，提供多媒體通信服務(wù)。由于WiMax較之Wi－Fi具有更好的可擴(kuò)展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級(jí)的多媒體通信服務(wù)。</p><p>&l

25、t;b>　　2.2 方案選擇</b></p><p>　　綜合上述各個(gè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終因?yàn)閃iMax的優(yōu)勢(shì)和實(shí)用性，從而選擇以WIMax來構(gòu)建所需的城域網(wǎng)系統(tǒng)。</p><p><b>　　3 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3.1 WiMax的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　CPE：用

26、戶駐地設(shè)備，屬于用戶的設(shè)備，比如PC機(jī)或者電話等。通過SS連接到業(yè)務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)或核心網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　SS／RT：也就是遠(yuǎn)程終端。該設(shè)備提供R．F接口連接到BS，同時(shí)提供本地接口連接到CPE。對(duì)于CPE而言，SS可以被看作是一個(gè)接入設(shè)備或者是網(wǎng)關(guān)。SS通常采用固定天線。</p><p>　　BS：對(duì)于用戶來講，這是無線鏈路的終點(diǎn)。從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)角度講，BS用于在核心網(wǎng)絡(luò)和SS之間交換

27、口包。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，它需要維護(hù)遠(yuǎn)程終端的路由表。對(duì)上行數(shù)據(jù)包，BS要匯聚語音包和IP數(shù)據(jù)包到WAN接口。需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型實(shí)現(xiàn)QoS機(jī)制。BS通常采用扇形／定向天線或全向天線。</p><p>　　3.1各單元模塊功能介紹及核心技術(shù)介紹</p><p>　　WiMax的MAC層采用高性能的MCU實(shí)現(xiàn)，PHY層采用高處理速率的DSP實(shí)現(xiàn)，空中接口采用RF單元實(shí)現(xiàn)。如圖3-2所示<

28、;/p><p>　　圖3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 BS設(shè)備</p><p>　　MCU: 用于完成WiMax MAC協(xié)議棧及其上層協(xié)議的處理。應(yīng)該采用高性能的芯片，比如主頻應(yīng)該高于1．2GHz．。向上MCU應(yīng)該提供以太網(wǎng)接口(包括業(yè)務(wù)口和調(diào)試口)MII／RMII與MAC／PHY轉(zhuǎn)換芯片(見圖中Ethemet PHY)連接，從而通過路由器連接

29、到骨干網(wǎng)或者Intemet上。向下MCU應(yīng)該提供與DSP的接口，即MAC與PHY的接口，通常使用PCI總線接口，利用PCI DMA實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸。此外，MCU還必須提供與FLASH和以太網(wǎng)控制器的接口，通常使用CPU總線(exp)接口。</p><p>　　DSP: 實(shí)現(xiàn)WiMax的物理層工作，通過PCI總線與MCU相連，通過EDMA工作方式完成與MCU之間的數(shù)據(jù)交互，應(yīng)該有較快的數(shù)據(jù)處理能力。比如實(shí)現(xiàn)快速的

30、FFT／IFFT、CRC校驗(yàn)、維特比編解碼、(de)puncture、交織和去交織、高階調(diào)制解調(diào)、物理信道傳送的符號(hào)．(如OFDM符號(hào))的形成和分解。至少可以實(shí)現(xiàn)10ms幀的雙向通信，支持TDD和FDD的雙工模式選擇。</p><p>　　Ethemet PHY／Enet Debug(M-AC+PHY): 以太網(wǎng)芯片和以太網(wǎng)控制器。系統(tǒng)通過該芯片提供的網(wǎng)口連接到核心網(wǎng)絡(luò)或者用戶駐地網(wǎng)絡(luò)。其中Enet PITY&q

31、uot;通過MII／RMII接口連接到MCU。而EnetDebug通過CPU總線與MCU相連。</p><p>　　ABB&RF: 空中接口單元。BS透過該單元與SS建立無線通信信道。</p><p>　　SDRAM: 用作數(shù)據(jù)外部存儲(chǔ)器。主頻可以低于MCU的主頻，可以采用32bit存儲(chǔ)器或者其他。</p><p>　　E2PROM: 用于存放系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的基

32、本配置信息。通過12C總線連接到MCU。</p><p>　　FLASH: 用于存儲(chǔ)VxWorks操作系統(tǒng)和程序映象，引導(dǎo)系統(tǒng)。同時(shí)用于存放系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。通過CPU總線連接到MCU。</p><p>　　3.1.2 SS設(shè)備</p><p>　　如果是CPE或者非手持式終端，則MCU可以處理能力稍低，要求功耗比較低。硬件設(shè)計(jì)與BS相同。如果是手持終端，比如PDA和手

33、機(jī)，則需要另外提供多媒體接口、Voice接口、LCD接口、Keyboard接口等。硬件設(shè)計(jì)需要增加Voice、LCD、Keyboard。</p><p>　　3.2 WiMax關(guān)鍵技術(shù)介紹</p><p>　　WiMAX的關(guān)鍵技術(shù)--OFDM／OFDMA，HARQ，AMC，MIMO，QoS機(jī)制，睡眠模式，切換技術(shù)等等，下面來看下他們各自的優(yōu)勢(shì)和原理：</p><p>

34、;　　3.2.1 OFDM/OFDMA技術(shù)</p><p>　　OFDM（正交頻分復(fù)用）是一種高速傳輸技術(shù)，是未來無線寬帶接入系統(tǒng)／下一代蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，3GPP已將OFDM技術(shù)作為其LTE研究的主要候選技術(shù)。在WiMAX系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)為物理層技術(shù)，主要應(yīng)用的方式有兩種：OFDM物理層和OFDMA物理層。無線城域網(wǎng)OFDM物理層采用OFDM調(diào)制方式，OFDM正交載波集由單一用戶產(chǎn)生，為單一用

35、戶并行傳送數(shù)據(jù)流。支持TDD和FDD雙工方式，上行鏈路采用TDMA多址方式，下行鏈路采用TDM復(fù)用方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS自適應(yīng)天線系統(tǒng)。無線城域網(wǎng)OFDMA物理層采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD雙工方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS。    OFDMA系統(tǒng)可以支持長(zhǎng)度為2048、1024、512和128的FFT點(diǎn)數(shù)，通常向下數(shù)據(jù)流被分為邏輯數(shù)據(jù)流。這些數(shù)據(jù)流可以采用不同的

36、調(diào)制及編碼方式以及以不同信號(hào)功率接入不同信道特征的用戶端。向上數(shù)據(jù)流子信道采用多址方式接入，通過下行發(fā)送的媒質(zhì)接入?yún)f(xié)議（MAP）分配子信道傳輸上行數(shù)據(jù)流。雖然OFDM技術(shù)對(duì)相位噪聲非常敏感，但是標(biāo)準(zhǔn)定義了ScalableFFT，可以根據(jù)不同的</p><p>　　圖3.3 OFDM技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的比較</p><p>　　3.2.2 HARQ技術(shù)</p><p>

37、;　　HARQ，作為物理層前向糾錯(cuò)和鏈路層自動(dòng)沖傳相結(jié)合的差錯(cuò)控制技術(shù)，提高了頻譜效率，明顯提高系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)因?yàn)橹貍骺梢詭砗喜⒃鲆?，所以間接擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋范圍。在16e的協(xié)議中雖然規(guī)定了信道編碼方式有卷積碼（CC）、卷積Turbo碼（CTC）和低密度校驗(yàn)碼（LDPC）編碼，但是對(duì)于HARQ方式，根據(jù)目前的協(xié)議，16e中只支持CC和CTC的HARQ方式。具體規(guī)定為：在16e協(xié)議中，混合自動(dòng)重傳要求（HARQ）方法在MAC部分是可選的

38、。    HARQ功能和相關(guān)參數(shù)是在網(wǎng)絡(luò)接入過程或重新接入過程中用消息SBC被確定和協(xié)商的。HARQ是基于每個(gè)連接的，它可以通過消息DSA／DSC確定每個(gè)服務(wù)流是否有HARQ的功能。     HARQ是將ARQ和FEC相結(jié)合的一種差錯(cuò)控制方案。    ARQ具有高可靠性、低復(fù)雜度的特點(diǎn)，但它的效率低、時(shí)延大；FEC則有效性較高，但可靠性比AR

39、Q低，而且復(fù)雜度也較高；將二者結(jié)合起來，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，就產(chǎn)生了混合型ARQ，即HARQ技術(shù)。    HARQ技術(shù)是在ARQ(自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求)系統(tǒng)中嵌人一個(gè)FEC（前向信道糾錯(cuò)編碼）子系統(tǒng)，發(fā)送端發(fā)送的碼不僅能檢錯(cuò)，還具有</p><p>　　3.2.3 AMC技術(shù)</p><p>　　AMC在WiMAX的應(yīng)用中有其特有的技術(shù)要求，由于AMC技術(shù)需要根據(jù)信道條件來

40、判斷將要采用的編碼方案和調(diào)制方案，所以AMC技術(shù)必須根據(jù)WiMAX的技術(shù)特征來實(shí)現(xiàn)AMC功能。與CDMA技術(shù)不同的是，由于WiMAX物理層采用的是OFDM技術(shù)，所以時(shí)延擴(kuò)展、多普勒頻移、PAPR值、小區(qū)的干擾等對(duì)于OFDM解調(diào)性能有重要影響的信道因素必須被考慮到AMC算法中，用于調(diào)整系統(tǒng)編碼調(diào)制方式，達(dá)到系統(tǒng)瞬時(shí)最優(yōu)性能。    WiMAX標(biāo)準(zhǔn)定義了多種編碼調(diào)制模式，包括卷積編碼、分組Turbo編碼（可選

41、）、卷積Turbo碼（可選）、零咬尾卷積碼（ZeroTailbaitingCC）（可選）和LDPC（可選），并對(duì)應(yīng)不同的碼率，主要有1/2、3/5、5/8、2/3、3/4、4/5、5/6等碼率。 </p><p>　　3.2.4 切換技術(shù)</p><p>　　802.16e標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種必選的切換模式，在協(xié)議中簡(jiǎn)稱為HO（handover），實(shí)際上就是我們通常所說的硬切換。除此以外還提

42、供了兩種可選的切換模式：MDHO（宏分集切換）和FBSS（快速BS切換）。802.16e中規(guī)定必須支持的是硬切換，協(xié)議中稱為HO。移動(dòng)臺(tái)可以通過當(dāng)前的服務(wù)BS廣播的消息獲得相鄰小區(qū)的信息，或者通過請(qǐng)求分配掃描間隔或者是睡眠間隔來對(duì)鄰近的基站進(jìn)行掃描和測(cè)距的方式獲得相鄰小區(qū)信息，對(duì)其評(píng)估，尋找潛在的目標(biāo)小區(qū)。    切換既可以由MS決策發(fā)起也可以由BS決策發(fā)起。在進(jìn)行快速基站切換（FBSS）時(shí)，MS只與An

43、chorBS進(jìn)行通信；所謂快速是指不用執(zhí)行HO過程中的步驟就可以完成從一個(gè)AnchorBS到另一個(gè)AnchorBS的切換。支持FBSS對(duì)于MS和BS來說是可選的。進(jìn)行宏分集切換（MDHO）時(shí)，MS可以同時(shí)在多個(gè)BS之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣可以獲得分集合并增益以改善信號(hào)質(zhì)量。支持MDHO對(duì)于MS和BS來說是可選的。</p><p>　　3.2.5 睡眠模式</p><p>　　802.16

44、e協(xié)議為了適應(yīng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，增加了終端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。Sleep模式的目的在于減少M(fèi)S的能量消耗并降低對(duì)ServingBS空中資源的使用。Sleep模式是MS在預(yù)先協(xié)商的指定周期內(nèi)暫時(shí)中止ServingBS服務(wù)的一種狀態(tài)。從ServingBS的角度觀察，處于這種狀態(tài)下的MS處于不可用（unavailability）狀態(tài)。Idle模式為MS提供了一種比Sleep模式更為省電的工作模式，在進(jìn)入Idle模式后，M

45、S只是在離散的間隔，周期性地接收下行廣播數(shù)據(jù)（包括尋呼消息和MBS業(yè)務(wù)），并且在穿越多個(gè)BS的移動(dòng)過程中，不需要進(jìn)行切換和網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)入的過程。    Idle模式與Sleep模式的區(qū)別在于：Idle模式下MS沒有任何連接，包括管理連接，而Sleep模式下MS有管理連接，也可能存在業(yè)務(wù)連接；Idle模式下MS跨越BS時(shí)不需要進(jìn)行切換，Sleep模式下MS跨越BS需要進(jìn)行切換，所以Idle模式下MS和基站的開

46、銷都比Sleep?。籌dle模式下MS定期向系統(tǒng)登記位置，Sleep模式下MS始終和基站保持聯(lián)系，不用登記。</p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基站和用戶站的軟件體系結(jié)構(gòu)基本相同，如下圖所示：</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　PHY：硬件支持的符合802

47、．16d標(biāo)準(zhǔn)的0FDMA物理層。</p><p>　　BSP：提供bootloader和各種驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)目標(biāo)板啟動(dòng)。同時(shí)提供MAC和PHY的接口。</p><p>　　MAC：符合802．16d標(biāo)準(zhǔn)的MAC層。</p><p>　　NetWork：提供到外網(wǎng)的接口，現(xiàn)各種協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。</p><p>　　NMS：網(wǎng)管系統(tǒng)，802.6F MIB

48、庫為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)基于Manager/gent的</p><p>　　WiMax網(wǎng)管系統(tǒng)。</p><p><b>　　5網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃</b></p><p>　　5.1無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型</p><p>　　5.1.1 架構(gòu)/骨干式WMN（Infrastructure/backbone WMN）</p><

49、;p>　　在這種結(jié)構(gòu)中，mesh路由器構(gòu)成mesh網(wǎng)絡(luò)的主干，mesh客戶通過mesh路由器接入WMN，部分mesh路由器作為網(wǎng)關(guān)與其它類型的網(wǎng)絡(luò)連接（包括接入因特網(wǎng)），如圖5.2所示。除最常見的IEEE 802.11以外，mesh主干也可以使用其它無線技術(shù)建立。使用以太網(wǎng)接口的用戶可通過以太網(wǎng)鏈路連接到mesh路由器，與mesh路由器具有相同無線接口的用戶可直接連接到mesh路由器，使用不同無線接口的用戶首先接入各自的基站，這些

50、基站通過以太網(wǎng)鏈路連接到mesh路由器。</p><p>　　5.1.2對(duì)等式WMN（Client WMN）</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)僅由mesh客戶組成，如圖4.1所示。所有mesh客戶通過無線鏈路形成對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)mesh客戶要執(zhí)行路由及配置功能，并向客戶提供終端應(yīng)用。由于節(jié)點(diǎn)不需要具有網(wǎng)關(guān)或中繼功能，所以不需要Mesh路由器。對(duì)等式WMN通常使用一種類型的無線技術(shù)，因此實(shí)際上和常

51、規(guī)移動(dòng)自組網(wǎng)是一樣的。相比于架構(gòu)式WMN中的mesh客戶，對(duì)等式WMN中的mesh客戶需要更強(qiáng)的功能。</p><p>　　圖5.1對(duì)等式WMN</p><p>　　5.1.3 混合式WMN（Hybrid WMN）</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)是架構(gòu)式WMN和對(duì)等式WMN的結(jié)合，mesh客戶可以通過mesh路由器或其它mesh客戶接入網(wǎng)絡(luò)，如圖4.3所示。在這種結(jié)構(gòu)

52、中，mesh主干提供了到其它網(wǎng)絡(luò)（如因特網(wǎng)、Wi-Fi、WiMax、蜂窩網(wǎng)絡(luò)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）的連接，而mesh客戶在WMN內(nèi)部進(jìn)一步改進(jìn)了連接性和覆蓋性。</p><p>　　圖5.2 架構(gòu)/骨干式WMN</p><p>　　圖5.3 混合結(jié)構(gòu)的WMN</p><p>　　WMN的特性概括如下（由于混合式WMN具有WMN的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，因此這里考慮的是混合式WMN）：

53、</p><p>　　WMN支持自組織組網(wǎng)，具有自形成、自愈合和自組織的能力。</p><p>　　WMN雖說是一種多跳無線網(wǎng)絡(luò)，但它有一個(gè)無線骨干。</p><p>　　Mesh路由器較少移動(dòng)且專門執(zhí)行路由與配置功能，從而大大減輕了mesh客戶與其它終端節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。</p><p>　　通過無線骨干很容易支持終端節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)。</p&g

54、t;<p>　　Mesh路由器可集成包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，因此WMN可支持多種類型的網(wǎng)絡(luò)接入。</p><p>　　Mesh路由器和mesh客戶具有不同的電源使用限制，mesh路由器通常不移動(dòng)且有持久的電源供應(yīng)，而mesh客戶則一般是移動(dòng)的且由電池供電。</p><p>　　WMN并不是獨(dú)立運(yùn)行的，需要與其它無線網(wǎng)絡(luò)相兼容和互操作。</p>&l

55、t;p>　　因此，WMN并不僅僅是另一種類型的移動(dòng)自組網(wǎng)，與常規(guī)移動(dòng)自組網(wǎng)相比增加了很多功能，而實(shí)現(xiàn)這些新的功能需要新的算法和設(shè)計(jì)。</p><p>　　5.2一個(gè)架構(gòu)式mesh網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例</p><p>　　5.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　描述了一個(gè)可自配置的、安全的架構(gòu)式mesh網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其設(shè)計(jì)稱為MeshCluster，如圖5.4所示

56、。</p><p>　　圖5.4 MeshCluster參考結(jié)構(gòu)</p><p>　　MeshCluster架構(gòu)由中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)兩種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，中繼節(jié)點(diǎn)是支持接入和中繼兩種無線網(wǎng)絡(luò)接口的多射頻系統(tǒng)（有多個(gè)射頻電臺(tái)，支持不同的無線技術(shù)），而網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)支持中繼和因特網(wǎng)回程（back-haul，up-link）接口。端用戶移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（Mobile Node，MN）使用接入接口接入網(wǎng)絡(luò)。中繼接

57、口用于在中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)造一個(gè)自配置的包轉(zhuǎn)發(fā)骨干。接入鏈路可以基于3G或802.11，中繼鏈路可以基于802.16或802.11。</p><p>　　網(wǎng)關(guān)通過有線（以太網(wǎng)）或無線（如802.16）上行鏈路連接到因特網(wǎng)。中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的放置取決于部署的場(chǎng)景。比如，向端用戶提供寬帶接入的城域網(wǎng)，中繼節(jié)點(diǎn)可以安放在電桿上，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)放置在市區(qū)的數(shù)據(jù)中心。建筑物（如會(huì)議中心、博物館）內(nèi)的mesh網(wǎng)絡(luò)可以采用類

58、似的放置方法。在以上場(chǎng)景中，中繼節(jié)點(diǎn)是固定的。在為災(zāi)難恢復(fù)、戶外事件而臨時(shí)建立的mesh網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點(diǎn)可以任意放置且是準(zhǔn)靜態(tài)的。在軍事應(yīng)用中，汽車?yán)锏膽?zhàn)士使用中繼節(jié)點(diǎn)通過遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與指揮控制中心通信，中繼節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性可能很大。</p><p>　　5.2.2 自動(dòng)配置</p><p>　　有一個(gè)MeshCluster-Manager實(shí)體（可以和網(wǎng)關(guān)放在一起），執(zhí)行管理和監(jiān)控功能，如為

59、接入鏈路和中繼鏈路分配頻率和功率、平衡中繼簇的負(fù)載、支持移動(dòng)和鑒別等。節(jié)點(diǎn)使用一個(gè)安全注冊(cè)和自動(dòng)配置協(xié)議向MeshCluster-Manager注冊(cè)。</p><p>　　中繼節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)初始化一個(gè)自動(dòng)配置代理，該代理使用一個(gè)或多個(gè)中繼接口監(jiān)聽其所在區(qū)域中所有自組網(wǎng)的ESSID廣播。對(duì)于每一個(gè)ESSID廣播，代理首先發(fā)送BSSID廣播加入相應(yīng)的自組網(wǎng)，然后從零配置地址空間169.254.*.*中選擇一個(gè)IP地址，加

60、入到中繼骨干中。中繼節(jié)點(diǎn)然后監(jiān)聽由已加入MeshCluster的中繼節(jié)點(diǎn)周期性接收和重廣播的網(wǎng)關(guān)通告消息，消息中包含了網(wǎng)關(guān)能力信息（如因特網(wǎng)回程鏈路速度）、中繼節(jié)點(diǎn)容量以及經(jīng)過該中繼節(jié)點(diǎn)的最佳路由等。代理與一個(gè)或多個(gè)選定的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行配置會(huì)話，網(wǎng)關(guān)的選擇可以按照距離最近（跳數(shù)最少）、負(fù)載最輕或容量最高等原則來選擇。</p><p>　　自動(dòng)配置協(xié)議支持鑒別，代理可以使用安全信任狀（如數(shù)字證書或保存在節(jié)點(diǎn)防竄改硬件中的

61、對(duì)稱密鑰等）與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行相互鑒別。中繼節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)傳送自己的能力信息（如射頻接口的數(shù)量及類型）及觀察到的環(huán)境信息（如不同頻段上可見的鄰居、干擾等），這些信息對(duì)網(wǎng)關(guān)分配頻率非常有用。網(wǎng)關(guān)向中繼節(jié)點(diǎn)傳送配置參數(shù)，如接入的ESSID、中繼和接入接口上使用的頻率、功率水平、移動(dòng)方法、編址方案、任何路徑特定信息等。配置會(huì)話結(jié)束后，釋放零配置地址，但安全參數(shù)保留以便用于將來的重配置。</p><p>　?。⊿SID是Servic

62、e Set Identifier的縮寫，意為服務(wù)集標(biāo)識(shí)。SSID技術(shù)可將一個(gè)無線局域網(wǎng)分為幾個(gè)需要不同身份驗(yàn)證的子網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)都需要獨(dú)立的身份驗(yàn)證，只有通過身份驗(yàn)證的用戶才可以進(jìn)入相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)，防止未被授權(quán)的用戶進(jìn)入本網(wǎng)絡(luò)。SSID也可以寫成ESSID，用來區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)。SSID通常由AP廣播出來，通過XP自帶的掃描功能可以查看當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的SSID。無線網(wǎng)卡設(shè)置了不同的SSID就可以進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)，只有設(shè)置了相同SSID的節(jié)點(diǎn)才能互

63、相通信。BSS是Basic Service Set的縮寫，是一種特殊的自組織局域網(wǎng)的應(yīng)用，一群計(jì)算機(jī)設(shè)定相同的BSS名稱即可自成一個(gè)group，而此BSS名稱即為BSSID。</p><p>　　零配置聯(lián)網(wǎng)是IETF零配置工作組正在做的一項(xiàng)工作，希望能夠方便一群節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)：1）不需要DHCP服務(wù)器來分配IP地址；2）不需要DNS服務(wù)器進(jìn)行域名和IP地址的轉(zhuǎn)換；3）不需要目錄服務(wù)器來搜索服務(wù)；4）不需要MADC

64、AP服務(wù)器來根本多播地址。</p><p>　　5.2.3 路由協(xié)議</p><p>　　路由協(xié)議采用增強(qiáng)的AODV，稱為AODV-ST（spanning tree）。AODV-ST是一種混合路由協(xié)議，它采用主動(dòng)策略積極維護(hù)中繼節(jié)點(diǎn)到每個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)（常見的通信情形）的最佳路由，大大減小中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的路由發(fā)現(xiàn)延遲，而采用按需路由發(fā)現(xiàn)策略建立中繼節(jié)點(diǎn)之間（不常見的通信情形）的路由。圖

65、4.5是有7個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)單拓?fù)?，以每個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為根形成一棵最佳生成樹，中繼節(jié)點(diǎn)位于兩棵樹上，并選擇可獲得最佳性能（取決于所用的路由測(cè)度）的網(wǎng)關(guān)作為自己的缺省網(wǎng)關(guān)。</p><p>　　圖5.5 網(wǎng)關(guān)特定的生成樹</p><p>　　5.2.4關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素</p><p>　　影響WMN性能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素概括如下：</p><p&g

66、t;<b>　?。?）無線技術(shù)</b></p><p>　　近些年提出了多種提高無線系統(tǒng)容量及靈活性的方法，如有向和智能天線、多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)、多無線電/多信道系統(tǒng)等。為進(jìn)一步提高無線通信的性能及高層協(xié)議對(duì)無線通信的控制能力，更先進(jìn)的無線技術(shù)被應(yīng)用到通信中，如可重配置無線電（reconfigurable radios）、頻率敏捷/認(rèn)知無線電（frequency agile/cog

67、nitive radios）、軟件無線電（software radios）。盡管這些無線技術(shù)尚在發(fā)展初期，但由于它們突出的動(dòng)態(tài)控制能力而被認(rèn)為是未來無線網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)。這些先進(jìn)的無線技術(shù)均要求高層協(xié)議進(jìn)行革命性的設(shè)計(jì)，尤其是MAC層和路由協(xié)議。</p><p><b>　?。?）可擴(kuò)放性</b></p><p>　　擴(kuò)放性是對(duì)WMN的一個(gè)基本要求，否則當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大時(shí)性能

68、會(huì)有極大下降，如路由協(xié)議可能找不到可靠的路徑、傳輸層協(xié)議可能丟失連接、MAC層協(xié)議可能導(dǎo)致嚴(yán)重的吞吐量下降等。為保證WMN的可擴(kuò)放性，從MAC層到應(yīng)用層的所有協(xié)議都必須是可擴(kuò)放的。</p><p><b>　?。?）網(wǎng)狀連接</b></p><p>　　WMN的許多優(yōu)點(diǎn)來自于網(wǎng)狀連接。為確?？煽康木W(wǎng)狀連接，需要網(wǎng)絡(luò)自組織和拓?fù)淇刂扑惴āＭ負(fù)涓兄╰opology aw

69、are）的MAC協(xié)議和路由協(xié)議能夠極大提高WMN的性能。</p><p><b>　?。?）寬帶和QoS</b></p><p>　　不同于常規(guī)的移動(dòng)自組網(wǎng)，WMN的大多數(shù)應(yīng)用是具有不同QoS要求的寬帶業(yè)務(wù)，因此除了端到端延遲和公平性之外，通信協(xié)議必須考慮更多的性能參數(shù)，如延遲抖動(dòng)、集合吞吐量和每節(jié)點(diǎn)吞吐量、丟包率等。</p><p><

70、b>　?。?）安全</b></p><p>　　盡管近些年來針對(duì)無線局域網(wǎng)已經(jīng)提出了多種安全方案，但這些方案不能完全適用于WMN。比如，由于采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)，WMN中沒有一個(gè)集中式的認(rèn)證權(quán)威可以分發(fā)公開密鑰。針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)而提出的安全方案可以用于WMN，但大多數(shù)這樣的安全方案還不夠成熟，而且由于移動(dòng)自組網(wǎng)與WMN架構(gòu)上的差異，這些方案應(yīng)用到WMN中是低效的。</p><p&

71、gt;<b>　?。?）易于使用</b></p><p>　　所設(shè)計(jì)的協(xié)議必須使得網(wǎng)絡(luò)盡可能自治。除此之外，需要開發(fā)網(wǎng)絡(luò)管理工具來有效地維護(hù)WMN的運(yùn)行、監(jiān)視WMN的性能、配置WMN的參數(shù)。這些管理工具以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的自治機(jī)制允許人們快速部署WMN。</p><p>　　（7）兼容性和互操作性</p><p>　　在WMN中，同時(shí)支持常規(guī)用戶和

72、mesh客戶是一個(gè)缺省的要求。因此，WMN需要向后兼容常規(guī)客戶節(jié)點(diǎn)，這要求mesh路由器能夠集成異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　6 網(wǎng)絡(luò)安全及管理措施</p><p><b>　　（1）移動(dòng)管理</b></p><p>　　移動(dòng)管理涉及mesh客戶在不同mesh路由器之間的切換、連接的遷移等。Mesh骨干的存在使得WMN的移動(dòng)管理比一般的移

73、動(dòng)自組網(wǎng)要簡(jiǎn)單一些，但是如何充分利用mesh骨干來設(shè)計(jì)一個(gè)輕量級(jí)的分布式移動(dòng)管理方案還需要進(jìn)一步研究。移動(dòng)管理與協(xié)議棧的多個(gè)層次都有關(guān)系，因此研究多層移動(dòng)管理方法是又一個(gè)研究課題。</p><p>　　位置服務(wù)是WMN想要的一個(gè)特性，因?yàn)槔梦恢眯畔⒖梢蕴岣進(jìn)AC協(xié)議和路由協(xié)議的性能，也能夠開發(fā)出很有前景的基于位置的應(yīng)用。但有效的位置服務(wù)算法至今還是一個(gè)開放的研究課題。</p><p>&

74、lt;b>　?。?）功率管理</b></p><p>　　WMN的功率管理目標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的類型有關(guān)。通常mesh路由器對(duì)于功率消耗沒有限制，功率管理的目的在于控制連通性、干擾、頻譜的空間重用和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，而mesh客戶則希望協(xié)議是功率有效的。因此，WMN很可能要求能夠同時(shí)優(yōu)化功率有效性和連通性的功率管理方案，這是一個(gè)復(fù)雜的問題。</p><p><b>　?。?）

75、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視的任務(wù)是收集mesh節(jié)點(diǎn)的性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，報(bào)告給一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器，達(dá)到連續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)性能的目的。為減少開銷，需要有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視數(shù)據(jù)的方法；另外，需要能夠準(zhǔn)確檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)異常和迅速獲得多跳mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臄?shù)據(jù)處理算法。</p><p>　　WiMax 與WiFi 從安全性的角度來說，實(shí)際上WiMax 使用的是與WiFi 的WPA2 標(biāo)準(zhǔn)

76、相似的認(rèn)證與加密方法。其中的微小區(qū)別在于WiMax 的安全機(jī)制使用3DES 或AES 加密，然后再加上EAP，這種方法叫PKM—EAP．而另一方面WiFi 的WPA2 則是用典型的PEAP 認(rèn)證與AES 加密。兩者的安全性都是可以保證的，因此在實(shí)際中網(wǎng)絡(luò)的安全性一般取決于實(shí)際組建方式的正確合理性。</p><p>　　WiMax 技術(shù)與802．16 標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的，因?yàn)樗菬o線ISP 企業(yè)未來合理的演進(jìn)方向。但

77、它不是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的終極解決方案。WiMax 或其他的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)是互補(bǔ)的，同時(shí)這些無線技術(shù)也不可能取代有線技術(shù)的需求。</p><p><b>　　7總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)使我們對(duì)WiMax寬帶無線城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的了解，并增強(qiáng)了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)這門課程的興趣。在本次設(shè)計(jì)中，我們完成本課程設(shè)計(jì)的要求及功能。在課程設(shè)計(jì)開始前我

78、們對(duì)本課題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和做了許多的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，查閱了許多相關(guān)方面的資料。通過本次課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)WiMax寬帶無線網(wǎng)這門技術(shù)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，由于時(shí)間倉促和我們自身水平有限，本設(shè)計(jì)也只是完成了一些基本功能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)講述了采用基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn) WiMax 技術(shù)設(shè)計(jì)寬帶無線城域網(wǎng)的方法。設(shè)計(jì)中包含本課題的可行性分析，用戶需求分析，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，設(shè)備選型，系統(tǒng)配置，網(wǎng)絡(luò)安全及管理

79、措施。根據(jù)實(shí)際問題繪制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，清晰的描述接口，進(jìn)行路由器或交換機(jī)的代碼配置實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　總體來說，這次課程設(shè)計(jì)我受益匪淺，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂。</p><p><b>　　8 致謝</b></p><p>　　首先我要感謝電氣信息學(xué)院提供這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，

80、讓我們可以鍛煉自己的設(shè)計(jì)思維能力，從實(shí)際的設(shè)計(jì)操作中更深刻的理解和熟悉在課堂上所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，為我們熟悉我們的專業(yè)相關(guān)技術(shù)知識(shí)提供了平臺(tái)。再次要感謝xx老師在這次課程設(shè)計(jì)中對(duì)我的悉心指導(dǎo)，沒有xx老師的指導(dǎo)，這次設(shè)計(jì)不可能順利的完成。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)能夠順利完成，還得感謝參考書籍的作者們提供的相關(guān)資料及技術(shù)支持。</p><p><b>　　9 參考文獻(xiàn)<

81、;/b></p><p>　　[1] 寧蒙.《局域網(wǎng)組建與維護(hù)》. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007.7</p><p>　　[2] 尹建璋.《局域網(wǎng)組建實(shí)例教程》.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.8</p><p>　　[3] 廖常武.《校園網(wǎng)組建》.北京：清華大學(xué)出版社，2005.11</p><p>　　[4] 劉正勇.《

82、校園網(wǎng)系統(tǒng)集成技術(shù)與應(yīng)用》.北京：清華大學(xué)出版社，2002.6</p><p>　　[5] 董春慶《無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[J]》.網(wǎng)絡(luò)世界，2007.6</p><p>　　[6]曾春亮等《WIMAX/802.16原理與應(yīng)用》北京機(jī)械工業(yè)出片社，2006.10</p><p>　　[7]劉志華等《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)用教程》北京清華大學(xué)出版社，2001.6</p&g