WiMAX的标准化现状和发展

　　近年来，宽带无线接入（BWA）凭借其在初期投资、业务承载与提供服务速度方面具有的独特优势及广泛的市场应用前景，成为近几年通信市场发展的一个热点。WiMAX技术是目前国际上影响力最大的宽带无线接入技术，该技术基于IEEE 802.16空中接口，而WiMAX是IEEE 802.16技术在市场推广方面采用的名称。

1、IEEE 802.16技术的主要特征

　　IEEE 802.16标准的空中接口包括IEEE 802.16d（802.16-2004）和IEEE 802.16e（802.16-2005）两个空中接口规范，前者是固定宽带无线接入系统空中接口规范（频段：10GHz～66GHz和＜11GHz），于2004年通过，不支持移动环境；后者是固定和移动宽带无线接入系统空中接口规范（频段＜6GHz），于2005年通过，支持便携和移动环境，最终支持的移动速度可以达到120km/h。

　　802.16d标准定义了三种物理层实现方式：单载波、OFDM、OFDMA，其中，OFDM是802.16d固定无线接入系统最典型的物理层方式。802.16e的物理层实现方式与802.16d是基本一致，主要差别是对OFDMA方式进行了扩展。IEEE802.16d仅规定了2048点OFDMA，而IEEE 802.16e可以支持2048点、1024点、512点和128点OFDMA。OFDMA能够向多个用户灵活分配子载波，更适合移动信道。

　　802.16标准的MAC层定义了较为完整的QoS机制。标准定义了4种不同的业务类型，它们分别是：非请求的带宽分配业务（UGS，Unsolicited Grant Service）、实时轮询业务（rtPS，real time Polling Service）、非实时轮询业务（nrtPS，non real time Polling Service）、尽力而为业务（BE，Best Effort）。IEEE 802.16可以根据不同的QoS动态分配带宽，具有较大的灵活性。

2、IEEE 802.16标准化现状和未来发展

　　2.1　 IEEE 802.16的标准化现状

　　到目前为止，IEEE 802.16标准系列包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d（802.16-2004）、802.16e（802.16e-2005）、802.16f共六个标准，如表1所示。

表1　IEEE 802.16系列标准

　　◆802.16于2002年4月发布，规定了工作在10GHz～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。使用频段较高，故仅能应用于视距（LOS）传输。

　　◆802.16a于2003年4月发布，对之前颁布的802.16标准进行了扩展，规定了工作在2GHz～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。该频段具有非视距（NLOS）传输的特点，覆盖范围可达50公里。

　　◆802.16c-2002于2002年发布，是对802.16标准的增补文件，它详细规定了10GHz～66GHz频段802.16系统的Profile。

　　◆802.16-2004标准是对802.16标准的一个修订，该标准在2004年以802.16-2004的名称正式发布。802.16d对10GHz～66GHz频段和＜11GHz频段的固定宽带无线接入空中接口物理层和MAC层进行了详细规定，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。

　　◆802.16e-2005标准与前几个标准的最大区别在于对移动性的支持。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，该标准于2005年12月正式通过。工作在＜6GHz适宜于移动性的许可频段，支持车速移动，同时802.16d规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。与802.16d技术相比，16e技术的PHY层OFDMA方式进行了扩展；MAC层增加了支持移动切换的功能，如休眠期、小区搜索与同步、小区选择及切换过程等。

　　◆802.16f-2005于2005年12月发布，定义802.16固定无线接入系统MAC层和物理层的管理信息库（MIB）以及相关的管理流程。

　　其他的802.16系列标准均是对802.16标准的增补，还在制定阶段。

　　2.2　IEEE 802.16标准化的未来发展

　　自2004年以来，802.16整个工作组的主要热点集中在16e的标准化工作上。从2004年到2006年，参加16工作组的人数逐次攀升，16e经过历次会议的讨论修改投票，已经于2005年底完成了标准化工作。自此，IEEE 802.16空中接口的标准化工作暂时告一段落。

　　目前，802.16还有以下任务组和研究组在进行相关的研究：

　　◆TGg：空中接口管理平面流程和服务要求

　　◆TGh：免许可频段的共存机制

　　◆TGi：802.16e MIB

　　◆研究组：移动多跳中继（MMR）

　　TGg在2004年7月份正式成立，主要规定802.16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。802.16g标准的主要工作围绕管理平面进行。P802.16g-06/D1（802.16g的草案版本1）目前已经经过了多轮邮件投票（Letter Ballot）过程，在2006年3月份会议之后，根据对该版本的意见和讨论修改，形成了D2版本。该任务组预计在2006年底完成802.16g规范。

　　MMR研究组经过历次会议的讨论，在2006年3月份会议上，计划成立TGj任务组，通过了802.16j项目授权请求（PAR，Project Authorization Request），于2006年3月10日在IEEE 802 EC（执行委员会）获得通过。TGj PAR中定义的该任务组的研究范围如下：在许可频段PtMP模式下，对IEEE 802.16e 2005 OFDMA的物理层和MAC层进行增强，使其支持Relay Station操作，但不改变SS规范，规定Relay Station的特点、功能和互操作性，以增强802.16系统的覆盖、吞吐量和/或系统容量。

　　TGh研究免许可频段的共存。TGi负责定义802.16e移动接入系统的管理信息库以及相关的管理流程。这两个任务组目前还处于早期研究阶段。

3、WiMAX论坛标准化情况

　　3.1　认证标准进展情况

　　WiMAX　Forum近年来陆续成立了认证工作组（CWG）、技术工作组（TWG）、频谱工作组（RWG）、市场工作组（MWG）、需求工作组（SPWG）、网络工作组（NWG）和应用工作组（AWG）。该组织的目标也逐步扩展，除认证工作外，还致力于可运营的宽带无线接入系统的需求分析、应用场景探索、WiMAX网络架构研究等工作。WiMAX的认证标准由技术工作组制定，而认证工作组具体操作认证测试的管理工作。表2为技术工作组制定的文件。

表2　WiMAX论坛认证标准

　　目前，针对IEEE 802.16-2004的Wave1以及Wave2认证测试的联合文档均已被批准发布，Wave3测试标准制定工作预计于2006年10月完成。Wave1认证测试在2005年12月开始，并已经完成，目前正在进行Wave2认证测试。

　　针对IEEE 802.16e-2005的Wave1认证测试的system profile于2005年底确定，2006年3月确定了PICS，2006年6月确定其RCT，并于2006年6月进行了第一次Plugfest。下一步计划于2006年10月开始认证测试。

　　3.2　WiMAX网络架构

　　WiMAX定义了非漫游模式以及漫游模式的网络参考模型，如图1和图2所示。漫游模式下的端到端参考模型，与非漫游模式相比，主要增加了连接服务网络CSN之间的R5参考点。

图1　非漫游模式端到端参考模型

图2　漫游模式端到端参考模型

　　接入网络ASN的功能是管理IEEE 802.16空中接口，为WiMAX用户提供无线接入。它由基站BS和接入网关ASN GW组成，其中BS用于处理IEEE 802.16空中接口，ASN GW主要处理到CSN的接口功能和ASN的管理。

　　CSN是一套网络功能的组合，为WiMAX用户提供IP连接。CSN由路由器、AAA代理或服务器、用户数据库、因特网网关设备等组成，CSN可以作为全新的WiMAX系统的一个新建网络实体，也可以利用部分现有的网络设备实现CSN功能。

　　WiMAX端到端参考模型定义了如下网络接口点：

　　◆参考点R1：移动用户台MSS与接入网ASN之间的接口。

　　◆参考点R2：移动用户台MSS与连接服务网络CSN之间的逻辑接口。

　　◆参考点R3：接入网络ASN和连接服务网络CSN之间互操作的接口，包括一系列控制和承载平面的协议。

　　◆参考点R4：用于处理接入网络网关ASN GW间移动性相关的一系列控制和承载平面协议。

　　◆参考点R5：拜访CSN与归属CSN之间互操作的一系列控制和承载平面协议。

　　◆参考点R6：BS和ASN GW间的互操作接口，属于ASN内的接口。

　　◆参考点R7：该接口属于ASN GW内部接口。

　　◆参考点R8：BS之间的接口，用于快速无缝切换功能，由一系列控制和承载平面协议组成。

4、国内的标准化情况

　　国内各设备厂商、研究机构也积极参与802.16/WiMAX的国际标准化活动，中国通信标准化协会CCSA也与802.16工作组建立联络关系。另外，在CCSA内部各成员也在积极开展研究工作。目前，基于802.16d的一系列行业标准正在制定阶段，同时基于802.16e的行业标准的制定工作也已开始。

　　以IEEE 802.16为代表的新型宽带无线接入技术，为宽带无线接入市场注入了新的活力。采用开放的空中接口保证了设备的互通，扩展了技术的应用。802.16技术从固定到便携再到移动的发展特征，迎合了网络的发展趋势和人们的消费习惯，为使用便携终端的用户提供了灵活方便随时随地的接入，在未来宽带市场将占有一席之地。