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关于IEEE 802.20的移动宽带无线接入(MBWA)技术

浏览:6500  来源:通信人在线  日期:2020-09-15

一、概述

1、关于IEEE 802.20工作组

移动宽带无线接入(MBWAMobile Broadband Wireless Access)系统最初是由IEEE 802.16工作组在20023月提出,20027IEEE明确MBWAIEEE 802.16定位于不同的市场应用,20029MBWA执行委员会提议成立新的工作组,20021211日提议得到批准,于是被命名为IEEE 802.20的工作组(WG)成立。然而,在2016615日,IEEE -SA标准委员会突然宣布,暂停IEEE 802.20工作组的一切活动。无奈使IEEE 802.20标准有关MBWA技术标准规范(尤其是空中接口(MACPHY)规范)中途夭折,其夭折的原因也很是无奈,具体请见下附录1-1

附录1-1IEEE 802.20工作组停止的原因

2、关于MBWA技术的定位

200212月,在IEEE 802.20的项目授权请求(PARProject Authorization Request)文档中,对MBWA技术项目的名称命名为:“局域网和城域网-支持车辆移动性的移动宽带无线接入系统的标准空中接口-物理和媒体接入控制层规范”。同时定义了基于802.20MBWA系统的主要范围和主要技术特点:“空中接口的PHY/MAC层规范,适用于可互操作的移动宽带无线接入(MBWA)系统,工作于3.5GHz以下的licensed频段,最优化IP数据传输,每用户峰值速率超过1Mbps,支持城域(MAN)范围内高达250Km/h的各种车载移动性,在频谱效率、持续用户数据速率和活动用户数等方面比现有移动系统性能有显著提高。”还给出了如表1-2-1所示的MBWA技术的两大开发目标;其MBWA技术标准的任务与范围汇总与下表1-2-2中。

1-2-1MBWA技术的两大开发目标

1-2-2MBWA技术标准的任务与范围

另外,在2002年的11月,IEEE在确定成立802.20工作组时,结合802.11802.16技术情况以及市场应用情况,给出了MBWA技术研发的5项准则,简要的汇总于下表1-2-3;更具体的内容可详见下表附件1-2

1-2-3MBWA技术研发的5项准则简介

附件1-2MBWA技术研发的5项准则(802.20-PD-03

二、MBWA的技术特性

实际上,自IEEE 802.20工作组成立后,经过几年的工作,其需求文件已经基本完成,在需求文件中,达成一致的内容包括工作频段、移动速率、上下行传输速率等指标。关于802.20 工作组所开发的MBWA技术标准的技术特性,可归纳为如下表2-0所示的内容,共14项。

2-0MBWA技术标准的技术特性归纳

1、无线特性

IEEE 802.20标准规定了工作在3.5 GHz以下需要申请执照的频段,在5 MHz带宽和移动速度250km/h的情况下,如何实现每用户峰值速率大于4Mb/s(下行)/1.2 Mb/s(上行),每小区的峰值速率大于16Mb/s(下行)/3.2Mb/s(上行)的通信连接。为此,MBWA的无线信道模型采用多入多出(MIMO)空间信道模型。描述无线信道的MIMO模型主要有3种:相关模型、放射跟踪模型和散射模型。IEEE 802.20的物理信道采用MIMO+OFDM的信道模式。

需要说明的是,802.20空中接口是基于IP无连接方式,提供给移动用户一种类似于有线接入系统CableDSL那样的“总是在线”的体验。移动终端和基站之间的连接对于用户来说是自动和透明进行的。

欲详细了解MBWA技术空中接口特性参数的请进入

2IP体系结构

实际上移动通信网络体系结构的演进是从网络到终端均使用基于IP的协议通信,包括结构IP化、协议IP化、传输与业务IP化的全过程。IEEE 802.20标准的MBWA技术与IEEE 802.16标准的WiMAX技术的最大不同就是,MBWA技术采用了纯IP体系结构。其组成包括:IP核心网,含有高速路由器的基站,网络调度器,鉴权、认证和计费(AAA)服务器以及支持各种应用的终端设备。在纯IP结构中,基站是含有路由器的实体,能在空中接口中有效支持IP分组的传输。在移动性管理上,基站采用扩展的分层移动IP协议以有效地支持快速越区切换和漫游功能,采用基于IPAAA机制来实现网络的安全和保密。

3G蜂窝移动通信系统不同,802.20是基于纯IP架构的蜂窝移动系统。在基于MBWA系统中,空中链路为基于数据包的无连接通信方式,不同于3G的基于连接的通信方式。这样,在802.20空中链路接口上,IP数据包直接承载在空中接口的数据链路协议之上,而不是如3G那样需要在空中接口数据链路协议之上用PPP协议来封装IP包。

3、漫游和切换

另外,MBWA系统中漫游和切换技术也是MBWA技术能否成功的关键内容。在MBWA系统中,不仅要实现MBWA本系统内不同小区之间移动时的漫游和切换支持,还要实现在不同技术之间的切换漫游,比如在802.203G802.20802.16/802.11间的切换漫游支持。这些切换漫游支持除了需要在IP层考虑之外,更多的需要在物理/MAC层上提供支持。在物理/MAC层上采用合适的机制来进行切换和漫游支持,也是MBWA系统中需要考虑的一个关键问题。

三、MBWA系统的基站

MBWA系统中,移动终端是IP主机;而基站也是所谓的“IP基站”,它扮演着类似于有线接入网络中的接入路由器的角色。IP基站一方面利用空中接口与移动终端相连接,另一方面通过有线链路与移动核心IP网络相连。从有线链路这一侧看,IP基站与普通的接入路由器没有本质区别。MBWA本质上是基于IP蜂窝移动通信系统,用移动IP技术为基础来进行移动性管理。对移动用户的移动性管理以及认证授权等功能由IP基站本身或者由IP基站通过移动核心IP网络访问核心网络中相关服务器来完成。

由于MBWA采用纯IP架构,其移动性管理也必然将以移动IP技术为基础,移动节点采用固定不变的IP地址,移动终端在网络中不同子网间移动时,保持其IP地址不变,从而保证通信过程的持续进行。

四、MBWA技术所支持的业务应用

802.20标准要为实现这种无缝集成的系统提供一个技术基础。基于MBWA的空中接口将优化适应基于IP的高速无线数据业务,支持符合开放标准协议的所有业务应用,包括视频、全图形化web浏览、没有大小限制的文件上载和下载、IP组播、远程电信信息业务、基于位置的服务、VPN连接、即时消息和在线多人游戏等等。

作为移动系统提供的话音业务来说,MBWA提供的语音业务是VoIP语音业务,这样802.20空中接口就需要提供相应的如时延、时延抖动和分组丢失率等QoS保障。此外,MBWA还采用高效利用频谱和系统资源的机制支持广播/组播业务。

由上介绍可以看出,MBWA技术的最大特征是全网IP化,与3G的所谓的All-IP架构相比,MBWA技术是真正的All-IP结构,从用户终端到核心网络之间包括空中接口在内的每段链路都是以IP协议作为基础承载各种上层应用协议。无论是用户数据平面还是信令平面,乃至OAM平面也都是以IP协议作为统一的承载协议。这样一方面极大的简化了系统架构、的复杂性,另一方面也符合未来网络向统一IP承载网发展的方向。

MBWA技术实际上是IEEE的一种无线广域网(WWAN)的标准(可支持高达250km/h的移动性),它将与IEEE的无线城域网(WMAN,如WiMAX)和无线局域网(WLAN)形成更大范围的覆盖。很是遗憾,802.20标准的MBWA技术,最终没有完成,半途而废了。如果标准完成还有可能成为第四代数字蜂窝移动通信系统(4G)的标准之一。

欲进一步了解IEEE 802系列标准情况介绍的请进入

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