WiMAX与mesh组网机制研究.pdf

- 1 - WiMAX与 mesh 组网机制研究 龙紫薇，刘凯明，刘元安 北京邮电大学电信工程学院，北京（100876） E-mail：ziweilong@ 摘 要：2007年 10月 19日，无线宽带技术WiMAX正式成为 3G标准，但是其在中国的发 展仍然存在很多不确定性。将WiMAX与 mesh技术结合，能够获得覆盖范围广，系统容量 高，组网灵活的优势，适用于无线城域网组网方案。本文分析了 wiamx和 mesh技术的特点， 从网络结构，MAC 层帧结构，以及市场应用方面，给出了 WiMAX 与 mesh 组网技术解决 方案。 关键词：WiMAX，mesh，帧结构，无线城域网 1. WiMAX发展现状 2007年 10月 19日，国际电信联盟(ITU)宣布，无线宽带技术WiMAX以OFDMA WMAN TDD的名义正式成为 3G新成员。这是继欧洲WCDMA、美国CDMA2000和中国TD-SCDMA 三大 3G标准之后的第四个 3G标准，也是唯一先商用，后被 ITU接受的 3G标准。 WiMAX是最具竞争力的一种新兴的无线宽带接入技术，它解决了“最后一公里”的问题， 具有传输速率高、建设成本低、项目启动快、建设周期短、维护费用低等诸多优势。特别是 802.16e的发布使WiMAX兼具高传输速率和支持移动性的特点，对现有的移动通信系统造 成了严重的市场威胁。 WiMAX作为一种无线城域网、多点基站互联和回运的重要宽带无线接入技术，最初是 由 IT界发展起来的，由于没有原体制的束缚，最符合宽带接入市场的需求。WiMAX一出 现就受到了许多设备厂商和运营商的高度关注，一度被认为是 3G网络的发展方向，不少学 者建议中国组建 TD-SCDMA和WiMAX的融合网络[1，3，4]。然而WiMAX成为 3G标准后， 意味着WiMAX网络也可以应用同 IMT-2000标准（3G标准）内其它技术一样的频段，与 其他 3G标准站在同一起跑线上。3G标准将双工分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种 情况，CDMA2000和WCDMA是FDD的标准，事实上它们和WiMAX的频率不一样，WiMAX 对其冲击，就是市场层面的竞争，在频率上不会形成直接竞争的局面。而我国提出的国际标 准TD-SCDMA却是TDD的标准， WiMAX会使用和TD-SCDMA一样的频率。因此，WiMAX 与 TD-SCDMA在未来的竞争中，不但会面临市场的竞争，同时也还面临在频率资源上的竞 争。 尽管，WiMAX在国际标准上的发展前进了一大步，但是在中国的发展还存在许多不确 定性。首先，中国的 3G许可证未发，市场格局不确定，因此在 3G市场启动之前，WiMAX 许可证将不会发放。其次，频段问题是WiMAX面临的最大问题，非许可证频段 （5.725-5.825GHz）或 3.5GHz固定无线频段穿透力差，覆盖范围小。对移动WiMAX来说 仍然需要部署于频率较低的许可频段（韩国WiBro使用频段 2.3GHz）。另外，WiMAX如 果无法获得全球统一频率，就很难实现全球漫游。再次，WiMAX还不是一个成熟的产品， 而 TD-SCDMA技术发展近十年，商用产品成熟，在中国的很多大城市已经建立起试验网。 最后，由于移动市场规模巨大，技术上的选择可能影响中国整个电信行业的发展，尤其是中 国政府一向支持、提倡自主创新技术。因此，WiMAX在中国的发展前景仍然存在很多未知 数。 - 2 - 2. 无线网状网络(Wireless Mesh Network) 无线网状网络WMN是一种多跳、具有自组织和自愈特点的宽带无线网络结构，即一种 高容量、高速率的分布式网络。目前主要观点认为，WMN是一种由无线链路连接路由器和 终端设备的静态无线网络，是 Internet的无线版本。WMN不同于传统的无线网络，可以看 成是WLAN和 Ad hoc网络的融合，并且发挥了两者的优势。作为一种新型网络结构形态， mesh结构已被纳入 2004年的 802.16. 802.16e和即将制定的 802.11s标准。 与传统的无线网络相比，WMN具有以下几个方面的特点： （1）频谱效率 在无线 mesh网络中，用户节点和邻近节点路径很短，其发射功率只要能满足该路径承 载的业务 QoS要求即可，对其他用户节点造成的干扰很小。这意味着同一频段几乎可以在 无线 mesh网中无限制地重复使用，增强了系统效率。 （2）系统容量 由于传输距离缩短，无线信号可以采用高阶调制，增大了系统容量。无线 mesh网的系 统容量需要综合考虑频谱利用率、网络拓扑和网关节点数目等多种因素的影响。 （3）覆盖率 用户节点既是客户端，又是路由器，可以方便的采用多跳方