1、,WiMAX 关键技术讨论,孙淼Mobile: 13910832613Email: Miao.SunS,2,议 题,WiMAX QoS 机制,OFDM/OFDMA/SOFDMA 技术,WiMAX 安全性,WiMAX 网络规划,3,WiMAX 工作在视距和非视距环境下,WiMAX 技术，实现非视距环境下传输的有效手段 ： OFDM 技术. 子信道化. 方向性天线. 发送和接收分集. 子适应调制解调方式. 纠错技术. 功率控制. 室内型 CPE.,4,传统的固定无线接入系统可以采用多种组网方式，三扇区，四扇区和六扇区是常用的组网方式。通过增加扇区数量，可以提高单基站容量。随着扇区数量的增加，多基站
2、间的相互干扰也迅速增加。扇区数量的增加，多基站组网所需的频点数也越多。目前我国已经分配的3.5GHz频率资源十分有限。考虑到WiMAX系统特有的OFDM技术和今后对于移动业务的支持，建议采用蜂窝组网方式，即三扇区组网。,WiMAX组网方式,5,WiMAX 组网建议 3.5 GHz,工作在3.5GHz频段，FDD模式，一个独立基站，采用三扇区。 拥有2 x 10.5 MHz 频率资源(2 段 FDD 模式), 每扇区3.5 MHz 信道带宽。,6,宏基站与微基站的比较分析,7,宏基站与微基站的比较分析,宏基站可以提供更大的覆盖范围，更加可靠的链路传输质量，降低组建WiMAX网络所需的基站数量，节
3、约投资成本。微基站系统扩容成本较高，而采用宏基站组网可以方便和快捷地实现网络的扩容和升级。在网络侧，微基站不具备业务汇聚的功能，需要通过第三方的设备进行业务汇聚，增加投资成本。微基站无法实现系统的冗余备份，可靠性较低。而宏基站可以实现1+1和n+1的冗余备份，是运营商级别的设备。针对目前中国有限的频段资源来讲，如若采用微基站进行大量组网，则需要数量众多的微基站设备，耗费大量的频段资源，这是不现实的。,8,WiMAX 系统组网过程,部署网络 焦点:热点覆盖,覆盖驱动焦点: 增加覆盖范围,容量驱动焦点: 增加系统容量,成熟网络焦点: 容量升级,基站数量,时间,9,WiMAX 为城区和乡村提供蜂窝式
4、的覆盖,议 题,WiMAX QoS 机制,OFDM/OFDMA/SOFDMA 技术,WiMAX 安全性,WiMAX 网络规划,OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing)为正交频分复用技术的简称 :最早应用于军方是一种多载波技术被业界最看好的技术，是未来4G通信技术的核心技术 OFDM 技术特点高效频谱利用率抗多径衰落带宽扩展性强 自适应调制技术,OFDM 技术介绍,频分复用即同时并行发送多个频率的信号。 每个信号都在自己的频段范围内进行调制。每个子信号间由保护带宽进行隔离，以确保不同信号之间不会造成相互干扰。 接收机对接收到的信号进行解调
5、，然后通过滤波器分离出相应的频段。,FDM 频分复用,OFDM 类似于 FDM，但是效率更高。由于不同子载波间的间隙更小（实际上，他们是相互交叠的） 由于不同子载波间通过采用特定的数学算法使之相互正交，意味着不同子载波即便相互交叠也不会造成干扰。 从图中可以看出，由于不需要保护带宽，信号间可以相互交叠， 这种调制方式可以大大提高频谱利用率。 为了解调该信号， 需要进行DFT处理. FFT芯片的商用使得这项技术得到迅速的推广。,OFDM 正交频分复用,OFDM 介绍: 时域和频域,OFDMA多址接入,与OFDM不同, OFDMA 多址接入系统的多个发信机同时调制多个子载波并且 将不同的子载波划分
6、为一个逻辑组称为子信道. OFDM 的每个子载波采用相同的发信功率, 而OFDMA 的每个子信道的发信功率不同.OFDMA 通过以下方式进行:DL: 将数据流按照不同的方式进行划分。这些数据流采用不同的调制方式，编码方式和调制幅度，为不同的用户提供不同的信道特性。 (可以为不同的用户分配不同的子载波。)UL: 采用子信道化进行多址接入。 不同的用户使用不同的子信道。,SOFDMAScalbale OFDMA,scalability（可扩展）的概念由 IEEE 802.16 WirelessMAN 802.16e工作组引入。可扩展的物理层使得基于标准的解决方案可以提供优化的信道带宽（从1.25到
7、20MHz)性能，使得在固定和便携/移动方式下均可以采用固定的子载波带宽，降低了产品的成本。 基于可扩展的子信道化的结构，可以依据信道带宽采用不同的FFT大小。 不同于其他基于OFDM 技术的系统，例如WLAN ， 802.16 标准支持不同带宽大小从1.25 到 20 MHz 在非视距环境下。这个特性使得WiMAX 系统可以工作在固定和移动的环境下。 没有可扩展性的话，性能将会大大下降，同时对于低带宽和高带宽的设备成本将会大大增加。表1 总结了标准推荐的主要的可扩展参数.,SOFDMAScalbale OFDMA,议 题,WiMAX QoS 机制,OFDM/OFDMA/SOFDMA 技术,W
8、iMAX 安全性,WiMAX 网络规划,QoS 机制,QoS 通过以下机制对业务进行分类:对于Layer-2 的分类基于 IEEE802.1p对于Layer-3 包的分类基于 IPv4 DSCP, ToS field每个链路的上行和下行可分别配置四类 CoS： UGS 主动带宽保证业务 (GDR)nrt-PS非实时轮训业务 (PDR, GDR, UP)rt-PS实时轮训业务 (PDR, GDR, UP)BE 尽力而为 (PDR, UP)PDR = 峰值数据速率, 颗粒 32kbpsGDR = 保证数据速率, 颗粒 32kbpsUP = 用户优先级 (Platinum, Gold, Silver
9、, Bronze),CoS参数,在每个基站定义一系列的用户profile，列表中包括一系列的profile，其中某些与无线链路相关联。 User Profile定义:用户Profile的名称: 用来确定唯一的用户 profile无线链路的业务等级 (CoS) : rtPS, nrtPS or BE容量参数: 选定CoS相关的类型和数量 根据802.16-2004标准，业务流是具有QoS参数的单向传输业务，每个业务流都分配一个Connection ID.在终端初始化的过程中，基站要为每个连接设定的预定QoS 级别。基站可以为同一的终端设定多个连接。 终端通过基站接收到关于业务转发和分类的完整配置
10、。 (通过主要管理链接DSA-REQ/RSP 信息); 基站建立上行和下行链路的 CID 并且发送终端所有的信息，包括与CID有关的业务分类（优先级）信息。这样就依据不同的用户业务类型为其配置了不同的QoS 参数。,QoS 机制,QoS: 排队机制,排队机制是由基站进行集中控制，不同的终端通过不同的连接预定不同的带宽。特定的业务类型，特定的连接都有相对应得 QoS 参数 (MRTR, MSTR, )队列优先级每个连接都有一个特定的缓存(buffer) 。每个队列也都有相关的优先级。排队机制管理CID的顺序来决定当前发送哪条连接。,QoS 机制QoS: 映射,BS 和 ST 分别将WiMAX 的
11、业务级别映射到传统的IP 网和 Ethernet QoS 业务级别 (IP 包头的 DSCP值和以太网 IEEE802.1p) 802.16, Ethernet 和IP QoS业务级别的颗粒有所不同: 802.164 classes802.1p 8 classes(User Priority field)DiffServ62 classes(DSCP field),QoS 特性QoS: 映射,NWG 推荐映射图,Source: WiMAX Forum NWG,议 题,WiMAX QoS 机制,OFDM/OFDMA/SOFDMA 技术,WiMAX 安全性,WiMAX 网络规划,安全性,ST 和用
12、户鉴别防止非授权的ST/用户接入网络资源/服务IEEE 802.16-2004 PKMv1（Key Management Protocol ）提供加密密钥的安全交换X.509数字认证防止克隆ST的接入ST 在链路建立初期进行认证，并且周期性地进行重新认证空中链路加密利用保密密钥对信息进行加密每个ST 周期性地向BS提出申请，更新保密密钥利用RSA公共密钥加密算法来建立保密密钥,Authentication Information,Authorization Request,ST,Key Request,Link Up,安全性802.16-2004 PKMv1,X.509 Certif.,Aut
13、horization Reply,Key Reply,RSA (Public Key, MAC),Encrypted User Traffic,PK(AK0), AK0 secret key,AK0(TEK0,0 ) , TEK0,0 secret keys,TEK0,0(service flow0), TEK1,0,(service flow1). .,802.16e 安全子层(PKMv2)双向认证 (EAP)增加密钥安全性（128位）EAP 支持不同的用户鉴权:PasswordsSubscriber Identity Module (SIM)Universal Subscriber Ide
14、ntity Module (USIM)Universal Integrated Circuit Card (UICC)Removable User Identity Module (RUIM)X.509 digital certificatesPKMv2 与 WiFi & 802.11标准兼容,802.16e 安全子层 (PKMv2 ),议 题,WiMAX QoS 机制,OFDM/OFDMA/SOFDMA 技术,WiMAX 安全性,WiMAX 网络规划,WiMAX 工作在视距和非视距环境下,WiMAX 技术，实现非视距环境下传输的有效手段 ： OFDM 技术. 子信道化. 方向性天线. 发送和
15、接收分集. 子适应调制解调方式. 纠错技术. 功率控制. 室内型 CPE.,传统的固定无线接入系统可以采用多种组网方式，三扇区，四扇区和六扇区是常用的组网方式。通过增加扇区数量，可以提高单基站容量。随着扇区数量的增加，多基站间的相互干扰也迅速增加。扇区数量的增加，多基站组网所需的频点数也越多。目前我国已经分配的3.5GHz频率资源十分有限。考虑到WiMAX系统特有的OFDM技术和今后对于移动业务的支持，建议采用蜂窝组网方式，即三扇区组网。,WiMAX组网方式,WiMAX 组网建议 3.5 GHz,工作在3.5GHz频段，FDD模式，一个独立基站，采用三扇区。 拥有2 x 10.5 MHz 频率
16、资源(2 段 FDD 模式), 每扇区3.5 MHz 信道带宽。,宏基站与微基站的比较分析,宏基站与微基站的比较分析,宏基站可以提供更大的覆盖范围，更加可靠的链路传输质量，降低组建WiMAX网络所需的基站数量，节约投资成本。微基站系统扩容成本较高，而采用宏基站组网可以方便和快捷地实现网络的扩容和升级。在网络侧，微基站不具备业务汇聚的功能，需要通过第三方的设备进行业务汇聚，增加投资成本。微基站无法实现系统的冗余备份，可靠性较低。而宏基站可以实现1+1和n+1的冗余备份，是运营商级别的设备。针对目前中国有限的频段资源来讲，如若采用微基站进行大量组网，则需要数量众多的微基站设备，耗费大量的频段资源，这是不现实的。,WiMAX 系统组网过程,部署网络 焦点:热点覆盖,覆盖驱动焦点: 增加覆盖范围,容量驱动焦点: 增加系统容量,成熟网络焦点: 容量升级,基站数量,时间,WiMAX 为城区和乡村提供蜂窝式的覆盖,
