移動寬帶無線接入技術(shù)標準802.20簡介

摘要　介紹了移動寬帶無線接入技術(shù)標準IEEE802.20的進展狀況，分析了其性能特點和系統(tǒng)的協(xié)議棧，并比較分析了802.20與802.16e、3G的互補競爭關(guān)系。

一、無線通信技術(shù)標準簡介

無線通信，由于不受時間和空間的限制，可以隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò)，消除了布網(wǎng)的麻煩。相對于有線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的容量而言，支持移動的無線媒質(zhì)的容量具有更好的特性。

現(xiàn)有的全球主要無線通信標準如圖1所示。

圖1　全球主要無線網(wǎng)絡(luò)標準[1]

按標準制定機構(gòu)劃分，主要分為美國IEEE.802系列、歐洲ETSI系列、3GPP、3GPP2等；按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分，大致分為WPAN、WLAN和WMAN等。

在IEEE802標準系列內(nèi)，目前包括用于短距離無線接入的IEEE802.11（稱為Wi-Fi或者WLAN）系列、用于固定寬帶無線接入（FBWA）的IEEE 802.16系列（稱為Wider-Fi或WinMAX）和完全應(yīng)用于移動寬帶無線接入（MBWA）的IEEE802.20（又稱為Mobile-Fi）系列[2]。

IEEE 802.20標準專門為基于IP的移動寬帶無線接入技術(shù)而制定，它結(jié)合其它移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)標準（如GPRS、3G等），將形成移動寬帶無線接入比較完整的標準體系結(jié)構(gòu)[3][4]。

MBWA小組主席Klerer說：“工作組的目標是建立可支持20毫秒以下低時延、實時流傳輸、無處不在的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)”。這種網(wǎng)絡(luò)主要解決當前無線通信標準離“5 W”（即任何人在任何地點任何時間可以與任何人進行任何通信）的夢想還有相當?shù)木嚯x的問題。

二、802.20標準

1.標準進展

2002年3月根據(jù)Ciseo、Flarion、I-IP和Nextel等廠商提出的建議，IEEE協(xié)會決定在IEEE 802.16工作組內(nèi)成立專門的移動寬帶無線接入（MBWA）研究小組；2002年7月，形成IEEE802.16和MBWA兩個獨立的工作組，并達成協(xié)議，各自針對不同的市場，同時MBWA工作組執(zhí)行委員會研究小組（ECSG）成立；2002年11月，IEEE802.20和IEEE802.16e工作組宣告成立。該工作組的目標是：規(guī)范工作于低于3.5 GHz的許可頻段的移動寬帶無線接入（MBWA）系統(tǒng)物理層和MAC層的互操作性。此系統(tǒng)基于IP技術(shù)，單用戶峰值數(shù)據(jù)傳輸速率超過1 Mbit/s，系統(tǒng)支持在城域網(wǎng)環(huán)境下終端移動速度高達250km/h的移動通信，并且在頻譜效率、用戶端持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸速率、用戶容量等方面比當前移動系統(tǒng)都有明顯優(yōu)勢。

IEEE802.20的空中接口將提供基于最優(yōu)化的高速IP技術(shù)的無線數(shù)據(jù)服務(wù)，并提供給用戶便捷的移動終端設(shè)備。

IEEE802.20提供類似于Cable和DSL等有線通信中“一直在線”的應(yīng)用模式，自動實現(xiàn)移動終端與基站的連接。在語音服務(wù)方面，應(yīng)用VoIP技術(shù)提供有QoS保障的語音服務(wù)，并支持廣播和組播通信。

IEEE802.20的第11次會議于2004年11月15～18日在美國的圣安東尼奧召開。本次大會，主要討論了IEEE802.20的信道模型、評估標準等；由于分歧較大，原計劃這次會議截稿的信道模型和評估標準難以達成一致，最后工作組修改了日程表，將信道模型和評估標準的截稿時間定在下次中期會議或再下次的IEEE802的全會[6]。

2.802.20的系統(tǒng)預(yù)期性能指標

IEEE802.20系統(tǒng)的預(yù)期技術(shù)指標如表1所示。

表1

3.802.20的協(xié)議棧

（1）802.20的標準協(xié)議模型

IEEE802.20的標準協(xié)議模型如圖2所示[1]。

圖2　802.20（MBWA）標準協(xié)議模型[1]

802.20協(xié)議模型，主要分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層兩個功能層。

數(shù)據(jù)鏈路層由MAC子層和MAC管理子層組成，主要負責獲取移動終端接入空中的資源。MAC子層負責對數(shù)據(jù)進行正確組幀，同時也負責對空中資源接入發(fā)出申請命令。MAC管理子層負責提供MAC層參數(shù)和對MAC層監(jiān)視參數(shù)的提取；該信息可用作網(wǎng)絡(luò)管理。

物理層由物理匯聚子層、物理媒體子層和物理管理子層組成。物理媒體子層負責提供比特傳輸；匯聚子層主要實現(xiàn)比特流和信元流之間的轉(zhuǎn)換；管理子層負責提供物理層參數(shù)的定義，獲取用于網(wǎng)絡(luò)管理的一些監(jiān)視參數(shù)。

（2）基于IP的802.20協(xié)議棧

圖3示出的是基于IP的802.20協(xié)議棧。

圖3　基于IP的802.20（MBWA）協(xié)議棧[1]

可見，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)優(yōu)化上具有下列優(yōu)勢：

①基于IP的設(shè)計。將現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)簡單地擴展到無線終端，形成移動的、無處不在的網(wǎng)絡(luò)接入，透明地支持基于各種網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用業(yè)務(wù)。

②使用標準的IP網(wǎng)絡(luò)部件，無需額外增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

③以數(shù)據(jù)為中心的物理層和MAC層，具有高吞吐量和最小冗余和能夠利用新技術(shù)的特點。

802.20在MAC層上可以同時傳輸數(shù)據(jù)、語音和視頻，并定義了不同的QoS級別。802.20的MAC層不僅具有網(wǎng)絡(luò)的基本功能，而且還具有獨立控制一些建立信道的分組包的能力，并能通過定義雙向原語（MAC層與物理層）來觸發(fā)切換，同時還定義了定時參數(shù)和允許原語的時延。

此外，為了支持網(wǎng)絡(luò)層的移動性，MBWA系統(tǒng)引入了IPv6技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)控制的切換中，網(wǎng)絡(luò)決定移動節(jié)點的連接點；在移動節(jié)點控制的切換中，網(wǎng)絡(luò)決定了新的連接點，并與該點建立連接。MBWA采用了移動節(jié)點控制的切換方式。

三、802.20與802.16e、3G的關(guān)系

802.16e技術(shù)為移動性要求不高的用戶提供高速、有效的對稱數(shù)據(jù)傳輸。802.20在保持較高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時，能夠滿足用戶更高的移動性要求。3G的數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，但能夠滿足用戶的全球移動性要求。

表2示出802.16e、802.20和3G的主要技術(shù)比較[6]。

表2

從上表可以看出，802.20與3G及802.16e相比，技術(shù)性能更有優(yōu)勢。

表3又分別從網(wǎng)絡(luò)用戶特點、服務(wù)提供商和技術(shù)特點3個方面對802.16e、802.20和3G做了分析和比較[7]。

表3

從技術(shù)上講，802.20是3G和802.16e的一個補充[7]，至于是否能取代二者的地位，前景并不明朗。從經(jīng)濟可行性考慮，目前移動運營商已經(jīng)在移動通信系統(tǒng)投入巨資（包括購買牌照、設(shè)備和部署網(wǎng)絡(luò)等），不可能放棄現(xiàn)有投資而進入制定階段，某些具體細節(jié)需要工作組與其它一些標重新部署新的網(wǎng)絡(luò)。從標準的制定情況看，802.20和802.16e目前正處于準組織協(xié)商階段，技術(shù)標準還未通過。

四、結(jié)束語

802.20將提供一個基于IP的全移動網(wǎng)絡(luò)，提供高速移動數(shù)據(jù)接入。其目標是在高速列車行使環(huán)境下（時速達250km/h），仍能向每個用戶提供高達1Mbit/s的接入速率，并具有永遠在線的特點[3]。向用戶提供的服務(wù)包括瀏覽網(wǎng)頁、E-mail、沒有大小限制的文件的上傳和下載、流媒體、IP多播、遠程信息處理、定位服務(wù)、VPN（虛擬專網(wǎng)）連接、即時消息和多人在線的游戲。802.20還將利用VoIP技術(shù)向用戶提供話音服務(wù)。

802.20的業(yè)務(wù)定位同Beyond3G相似。它的空中接口專門針對傳送IP而設(shè)計，從而具有很高的頻譜利用率，非常適應(yīng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突發(fā)性的特點。

802.20的出現(xiàn)也是順應(yīng)了未來整個網(wǎng)絡(luò)向全IP網(wǎng)絡(luò)過渡的這種趨勢，它將有廣闊的市場前景。

參考文獻

[1]　謝新梅.“IEEE802.20寬帶無線接入技術(shù)”；電信交換，2004年第4期，p20-25；

[2]　陳如明.“Wi-Fi、WinMAX（Wider-Fi）、MBS（Mobile-Fi）與3G的相互關(guān)系”；當代通信；

[3]　IEEE802.20 PD-03.Mobile Broadband Wireless Access Systems[S]；

[4]　IEEE802.20 PD-04.Introduction to IEEE802.20 Technical and Procedural Origentation[S]；

[5]　何雪云，周克琴.“移動寬帶無線接入標準802.16e和802.20的介紹與比較”；pp30-36；

[6]　賀鵬.“IEEE802.16第34次會議及IEEE802.20第11次會議簡結(jié)”；電信網(wǎng)技術(shù)，2005年第3期；p31-32；

[7]　石釗，范衷禮.“移動寬帶無線接入技術(shù)（MBWA）前瞻”；Telecom快訊