WiMAX寬帶無線接入的頻譜利用及接口分析
發(fā)布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):509
    
    
     文章探討了ieee 802.16a/d/e wirelessman的實現(xiàn),全球的頻譜管理組織已經(jīng)指定了用于寬帶部署的頻段,包括得到許可的和未得到許可的頻段。在討論功率問題以及未來頻譜分配的同時,本文還討論了射頻前端到基帶(soc)的接口問題。 就在wi-fi無線局域網(wǎng)(wlan)借助ieee 802.11標(biāo)準(zhǔn)快速起飛的時候,新近出現(xiàn)的基于ieee 802.16無線城域網(wǎng)(man)標(biāo)準(zhǔn)的man也即將快速啟動。就頻譜而言,ieee 802.16a/d/e wirelessman也稱為wimax(微波接入的全球互操作性)。盡管802.16x設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性規(guī)范,wimax論壇,這個全球?qū)拵o線接入(bwa)產(chǎn)業(yè)協(xié)會提供了質(zhì)量控制和認(rèn)證以保證成功的標(biāo)準(zhǔn)化部署。wimax論壇的首要任務(wù)是聯(lián)合全球大量的參與者,包括芯片生產(chǎn)商、軟件開發(fā)商、設(shè)備生產(chǎn)商和服務(wù)提供商來支持ieee wirelessman/etsi hyperman標(biāo)準(zhǔn),并保證全球性的兼容性和互操作性,但同時還創(chuàng)建一個競爭性的領(lǐng)域以降低服務(wù)提供商和用戶的成本。ieee 802.16 和 wimax將推進(jìn)bwa以加速成本可接受的全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)部署。 圖1:wimax用戶站的基本框圖-
     不同的rf前端提供頻段靈活性。
     然而,標(biāo)準(zhǔn)化并不意味全球的“一致”以及“所有”已部署的經(jīng)認(rèn)證的wimax設(shè)備的自動互操作性。標(biāo)準(zhǔn)定義和建議了媒體訪問控制(mac)層和物理層(phy)的關(guān)鍵框架,mac層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行打包或解包以提供數(shù)據(jù)、語音和視頻, phy層根據(jù)用戶需求和射頻(rf)連接質(zhì)量處理空中接口和調(diào)制方案。ieee 802.16標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生了各種框架,但也允許提供商進(jìn)行定制以滿足特定的或區(qū)域性的市場需求,或者允許提供商通過增加增值特性來使自己區(qū)別于競爭者。 更甚者,在全球范圍內(nèi),不同區(qū)域的射頻接口存在變化。在這個方面,頻譜管理者在決定針對不同,甚至有時是競爭業(yè)務(wù)的頻譜分配上扮演關(guān)鍵角色,如美國的聯(lián)邦通信委員會(fcc)。通過這些管理者,政府可以使某些與世界其他地方一致或不一致的頻譜為某個指定的業(yè)務(wù)所用。對于wimax的全球部署來說也是這樣,盡管確實存在一些非常共同的rf問題,但是在頻譜的分配和管理上也存在大量的差異性。 但是,并不僅僅是管理的問題造成在wimax無線man全球部署上的rf頻段差異性,在一個區(qū)域內(nèi)的服務(wù)承載商和無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(wisp)也具有頻段的選擇問題。可用的和已分配的頻譜包括不同的已授權(quán)的和未授權(quán)(免授權(quán))的頻段,業(yè)務(wù)承載商可以選擇利用它獲得授權(quán)的頻譜來提供業(yè)務(wù)并/或選擇使用未授權(quán)頻譜。大多數(shù)wisp選擇使用未授權(quán)頻譜,因為這些頻譜免費使用,大大降低最終用戶的成本。 wimax無線城域網(wǎng)部署的頻譜差異性導(dǎo)致了對具有不同rf的基站(bs)和用戶站(ss)的需求。如圖1中所展示,一個典型的wimax ss系統(tǒng)包括一個控制處理器、一個mac單元、一個基帶處理器(bbp)和一個模擬rf前端,這個rf前端的作用是將802.16x放入到一個授權(quán)的或未授權(quán)的頻段中。設(shè)備提供商期望芯片制造商來提供完整的參考設(shè)計、材料清單、元件、軟件/固件以及技術(shù)支持,以便他們能快速地生產(chǎn)wimax設(shè)備以滿足這些rf差異化的市場需求。這種服務(wù)于某種特定頻段的接口就是rf前端。 關(guān)注802.16d-提供pmp寬帶網(wǎng)絡(luò)連接的超視距點到多點頻譜 得到wimax認(rèn)證的bwa應(yīng)用包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)回程(backhauling)、有線和無線lan回程、無線man將bwa帶入到家庭或商業(yè)中,作為dsl或有線接入之外的一個選擇。然而,最大的爆發(fā)性市場增長將在802.16x未來版本解決了便攜性和移動性問題,將bwa直接帶入到終端用戶的時候。這個“最后一英里”必然是利用超視距(nlos)rf傳播的點對多點的結(jié)構(gòu)。在這個領(lǐng)域,wimax網(wǎng)絡(luò)將以授權(quán)和免授權(quán)頻段出現(xiàn)在全世界,在很多情況下代替802.16之前的已有業(yè)務(wù)。 當(dāng)前,人們關(guān)注2ghz到6ghz的頻段。這些是已分配的帶寬,相對于10ghz到66ghz的可用帶寬來說很窄。10ghz以下的微波頻段被稱為厘米波段,10ghz以上的為毫米波段。毫米波段具有很寬的信道帶寬,提供很大的數(shù)據(jù)容量,因此通常非常適合非常高數(shù)據(jù)速率視距回程應(yīng)用(主要管線),而厘米波段非常適合于多點、超視距、支線和最后一英里分布應(yīng)用。 ieee 802.16d支持固定nlos bwa來替代或作為對dsl和線纜接入在最后一英里的補充,這是wimax部署的第一波。進(jìn)一步,ieee 802.16e將在2005年被批準(zhǔn),將加入移動和便攜特性以支持像筆記本和pda在6ghz以下頻率的應(yīng)用。在這些部署中,授權(quán)和免授權(quán)頻譜都將被利用到。 授權(quán)和免授權(quán)頻譜 圖2顯示了2ghz到6ghz頻率范圍內(nèi)bwa可用的頻段。注意這些頻段是以授權(quán)或免授權(quán)來標(biāo)示的,授權(quán)頻段是指那些被承運商所有的,它們已經(jīng)為用這些頻段支付費用,免授權(quán)頻段是免費給任何試驗或企業(yè)應(yīng)用的;趇eee
    
    
     文章探討了ieee 802.16a/d/e wirelessman的實現(xiàn),全球的頻譜管理組織已經(jīng)指定了用于寬帶部署的頻段,包括得到許可的和未得到許可的頻段。在討論功率問題以及未來頻譜分配的同時,本文還討論了射頻前端到基帶(soc)的接口問題。 就在wi-fi無線局域網(wǎng)(wlan)借助ieee 802.11標(biāo)準(zhǔn)快速起飛的時候,新近出現(xiàn)的基于ieee 802.16無線城域網(wǎng)(man)標(biāo)準(zhǔn)的man也即將快速啟動。就頻譜而言,ieee 802.16a/d/e wirelessman也稱為wimax(微波接入的全球互操作性)。盡管802.16x設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性規(guī)范,wimax論壇,這個全球?qū)拵o線接入(bwa)產(chǎn)業(yè)協(xié)會提供了質(zhì)量控制和認(rèn)證以保證成功的標(biāo)準(zhǔn)化部署。wimax論壇的首要任務(wù)是聯(lián)合全球大量的參與者,包括芯片生產(chǎn)商、軟件開發(fā)商、設(shè)備生產(chǎn)商和服務(wù)提供商來支持ieee wirelessman/etsi hyperman標(biāo)準(zhǔn),并保證全球性的兼容性和互操作性,但同時還創(chuàng)建一個競爭性的領(lǐng)域以降低服務(wù)提供商和用戶的成本。ieee 802.16 和 wimax將推進(jìn)bwa以加速成本可接受的全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)部署。 圖1:wimax用戶站的基本框圖-
     不同的rf前端提供頻段靈活性。
     然而,標(biāo)準(zhǔn)化并不意味全球的“一致”以及“所有”已部署的經(jīng)認(rèn)證的wimax設(shè)備的自動互操作性。標(biāo)準(zhǔn)定義和建議了媒體訪問控制(mac)層和物理層(phy)的關(guān)鍵框架,mac層根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行打包或解包以提供數(shù)據(jù)、語音和視頻, phy層根據(jù)用戶需求和射頻(rf)連接質(zhì)量處理空中接口和調(diào)制方案。ieee 802.16標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生了各種框架,但也允許提供商進(jìn)行定制以滿足特定的或區(qū)域性的市場需求,或者允許提供商通過增加增值特性來使自己區(qū)別于競爭者。 更甚者,在全球范圍內(nèi),不同區(qū)域的射頻接口存在變化。在這個方面,頻譜管理者在決定針對不同,甚至有時是競爭業(yè)務(wù)的頻譜分配上扮演關(guān)鍵角色,如美國的聯(lián)邦通信委員會(fcc)。通過這些管理者,政府可以使某些與世界其他地方一致或不一致的頻譜為某個指定的業(yè)務(wù)所用。對于wimax的全球部署來說也是這樣,盡管確實存在一些非常共同的rf問題,但是在頻譜的分配和管理上也存在大量的差異性。 但是,并不僅僅是管理的問題造成在wimax無線man全球部署上的rf頻段差異性,在一個區(qū)域內(nèi)的服務(wù)承載商和無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(wisp)也具有頻段的選擇問題?捎玫暮鸵逊峙涞念l譜包括不同的已授權(quán)的和未授權(quán)(免授權(quán))的頻段,業(yè)務(wù)承載商可以選擇利用它獲得授權(quán)的頻譜來提供業(yè)務(wù)并/或選擇使用未授權(quán)頻譜。大多數(shù)wisp選擇使用未授權(quán)頻譜,因為這些頻譜免費使用,大大降低最終用戶的成本。 wimax無線城域網(wǎng)部署的頻譜差異性導(dǎo)致了對具有不同rf的基站(bs)和用戶站(ss)的需求。如圖1中所展示,一個典型的wimax ss系統(tǒng)包括一個控制處理器、一個mac單元、一個基帶處理器(bbp)和一個模擬rf前端,這個rf前端的作用是將802.16x放入到一個授權(quán)的或未授權(quán)的頻段中。設(shè)備提供商期望芯片制造商來提供完整的參考設(shè)計、材料清單、元件、軟件/固件以及技術(shù)支持,以便他們能快速地生產(chǎn)wimax設(shè)備以滿足這些rf差異化的市場需求。這種服務(wù)于某種特定頻段的接口就是rf前端。 關(guān)注802.16d-提供pmp寬帶網(wǎng)絡(luò)連接的超視距點到多點頻譜 得到wimax認(rèn)證的bwa應(yīng)用包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)回程(backhauling)、有線和無線lan回程、無線man將bwa帶入到家庭或商業(yè)中,作為dsl或有線接入之外的一個選擇。然而,最大的爆發(fā)性市場增長將在802.16x未來版本解決了便攜性和移動性問題,將bwa直接帶入到終端用戶的時候。這個“最后一英里”必然是利用超視距(nlos)rf傳播的點對多點的結(jié)構(gòu)。在這個領(lǐng)域,wimax網(wǎng)絡(luò)將以授權(quán)和免授權(quán)頻段出現(xiàn)在全世界,在很多情況下代替802.16之前的已有業(yè)務(wù)。 當(dāng)前,人們關(guān)注2ghz到6ghz的頻段。這些是已分配的帶寬,相對于10ghz到66ghz的可用帶寬來說很窄。10ghz以下的微波頻段被稱為厘米波段,10ghz以上的為毫米波段。毫米波段具有很寬的信道帶寬,提供很大的數(shù)據(jù)容量,因此通常非常適合非常高數(shù)據(jù)速率視距回程應(yīng)用(主要管線),而厘米波段非常適合于多點、超視距、支線和最后一英里分布應(yīng)用。 ieee 802.16d支持固定nlos bwa來替代或作為對dsl和線纜接入在最后一英里的補充,這是wimax部署的第一波。進(jìn)一步,ieee 802.16e將在2005年被批準(zhǔn),將加入移動和便攜特性以支持像筆記本和pda在6ghz以下頻率的應(yīng)用。在這些部署中,授權(quán)和免授權(quán)頻譜都將被利用到。 授權(quán)和免授權(quán)頻譜 圖2顯示了2ghz到6ghz頻率范圍內(nèi)bwa可用的頻段。注意這些頻段是以授權(quán)或免授權(quán)來標(biāo)示的,授權(quán)頻段是指那些被承運商所有的,它們已經(jīng)為用這些頻段支付費用,免授權(quán)頻段是免費給任何試驗或企業(yè)應(yīng)用的;趇eee
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