IEEE 802.16技术标准新进展

IEEE 802.16技术标准新进展

20世纪90年代，宽带无线接入技术快速发展起来，但是相关市场一直没有繁荣扩大，一个很重要的原因就是没有统一的全球性标准。1999年，IEEE成立了IEEE 802.16工作组来专门研究宽带固定无线接入技术规范，目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。为了促进达成这一目的，几家世界知名企业还发起成立了WiMAX论坛，力争在全球范围推广这一标准。
IEEE 802.16的出现大大地推动了宽带无线接入技术在全球的发展，特别是WiMAX论坛的发展壮大，强烈地刺激了市场的发展。
一、IEEE 802.16的适用范围
IEEE针对特定市场需求和应用模式提出了一系列不同层次的互补性无线技术标准，其中已经得到广泛应用的标准系列包括应用于家庭互连的IEEE 802.15和应用于无线局域网的IEEE 802.11。而IEEE 802.16的提出，弥补了IEEE在无线城域网标准上的空白。
IEEE 802.16又称为IEEE Wireless MAN空中接口标准，是适用于2-66 GHz的空中接口规范。由于它所规定的无线接入系统覆盖范围可达50km，因此802.16系统主要应用于城域网，被视为可与DSL竞争的“最后一公里” 宽带接入解决方案。根据使用频段高低的不同，802.16系统可分为应用于视距和非机距两种，其中使用2-11GHz频段的系统应用于非视距范围，而使用 10-66GHz频段的系统应用于视距范围。根据是否支持移动特性，IEEE 802.16标准系列又可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中的802.16、802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中接口标准。
 二、IEEE 802.16的标准化现状
IEEE 802.16标准系列到目前为止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g七个标准，各标准相对应的技术领域如表1所示。

2001年12月颁布的802.16对使用10-66GHz频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和MAC层进行了规范，由于其使用的频段较高，因此仅能应用于视距范围内。
2003年1月颁布的802.16a对802.16进行了扩展，对使用2-11GHz许可和免许可频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和MAC 层进行了规范，该频段具有非视距传输的特点，覆盖范围最远可达50km，通常小区半径为6-10km。另外，802.16a的MAC层提供QoS保证机制，可支持语音和视频等实时性业务。这些特点使得802.16a与802.16相比更具有市场应用价值，真正成为用于城域网的无线接入手段。
2002年正式发布的802.16c是对802.16的增补文件，是使用10-66GHz频段802.16系统的兼容性标准，它详细规定了10-66GHz频段802.16系统在实现上的一系列特性和功能。
802.16d是802.16的一个修订版本，也是相对比较成熟并且最具实用性的一个标准版本，计划在2004年下半年正式发布。802.16d对2- 66GHz频段的空中接口物理层和MAC层做了详细规定，定义了支持多种业务类型的固定宽带无线接入系统的MAC层和相对应的多个物理层。该标准对前几个标准进行了整合和修订，但仍属于固定宽带无线接入规范。它保持了802.16、802.16a等标准中的所有模式和主要特性，增加或修改的内容用来提高系统性能和简化部署，或者用来更正错误、补充不明确或不完整的描述，包括对部分系统信息的增补和修订。同时，为了能够后向平滑过渡到802.16。， 802.16d增加了部分功能以支持用户的移动性。
802.16e是802.16的增强版本，该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入的系统，工作在2-6GHz适于移动性的许可频段，可支持用户站以车辆速度移动，同时802.16a规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。该标准还规定了支持基站或扇区间高层切换的功能。
802.16e标准面向更宽范围的无线点到多点城域网系统，可提供核心公共同接入。制定802.16e的目的，是提出一种既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案，该技术被业界视为目前惟一能与3G 竞争的下一代宽带无线技术。但就目前最新发布的草案Draft3.0来看，802.16e仅提出了具有移动特性的系统框架结构，其中的很多具体技术细节尚未规定，要全部完成标准还有很大的工作量。
802.16f定义了802.16系统MAC层和物理层的管理信息库MIB）以及相关的管理流程。该标准的制定工作也刚处于起步阶段，计划在2006年发布。
制定802.16g的目的是为了规定标准的802.16系统管理流程和接口，从而能够实现802.16设备的互操作性和对网络资源、移动性和频谱的有效管理。该标准的制定工作也刚处于起步阶段，计划在2007年发布。
三、下一步工作计划
到目前为止，IEEE已经正式发布了IEEE802.16标准系列中的802.16和802.16a这两个标准，802.16d的内容也已基本确定，计划于2004年下半年正式发布。随着802.16d标准的发布，IEEE802.16标准系列中的固定宽带无线接入标准已全部完成，IEEE 802.16工作组的工作重心将转移到对802.16e标准的制定上，实现宽带无线接入系统的移动化。 
802.16e后向兼容802.16d。它的物理层实现方式与802.16d基本一致，主要差别是对OFDMA进行了扩展，可以支持2048点、1024点、512点和 128点的快速傅立叶变换，以适应不同载波带宽的需要。为了支持移动性，802.16e还在MAC层引入了很多新的特性。
按照802.16e的目标，该系统具有以下基本特征：
·高速移动性。802.16e可以同时支持固定和移动无线接入，其移动性目标为车速移动通常认为可以达到120km/h）。
·宽带接入。在不同的载波带宽和调制方式下可以获得不同的接入速率。以10MHz载波带宽为例，若采用OFDM-64QAM调制方式，除去开销，单载波带宽可以提供约30Mbit/s的有效接入速率，由蜂窝或扇区内的所有用户共享。IEEE 802.16并未规定载波带宽，适用的载波带宽范围是1.75-20MHz，其标称的最大带宽70 Mbit/s是在特定条件下才能实现的。
·城域覆盖范围。802.16e的覆盖范围在几km量级。
·主要提供数据业务。802.16e系统将接入基于IP的核心网，主要面向个人用户提供数据接入业务，也可以提供VoIP业务。
随着802.16e技术的发展，业界对802.16e表现出了极大的关注。由于受利益的驱动，不同利益集团对802.16e技术的态度也不同。有的利益团体过分夸大802.16e的能力，希望利用该技术取代3G构建未来的移动通信网络。因此为了确保整个产业良性发展，首先应对802.16e进行正确的定位。
802.16e工作在2-6GHz，基站覆盖范围一般为几km，可以采用FDD或TDD作方式，采用的核心技术为OFDM 和OFDMA。802.16e网络具备支持车速移动的能力，但是从目前宽带数据的发展来看，主要的应用将集中在静止或低速移动状态下的宽带数据接入。
从覆盖范围上看，802.16e为了获得较高的数据接入带宽30Mbit/s），必然要在覆盖面和移动性方面做出让步，因此它在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以提供部分的移动性，并随着用户需求的变化和网络的演进，最终支持120km/s的移动。
预计，802.16e的标准化工作要到2005年完成，芯片要到2006年才能推出，真正的商用2007年才会开始。