要害詞：IEEE 802.20協(xié)議；移動寬帶無線接入；無線城域網

Abstract:The application of IEEE 802.20 will PRobably activate greater demands for data services, although the standard itself is still under discussion. The paper introdUCes the progress of IEEE 802.20, its development trend and main technological characteristics. It also discusses a possible WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) architecture based on IEEE 802.20, and finally sets up a WMAN model that makes use of IEEE 802.20 alone.

Key Words:IEEE 802.20; mobile broadband wireless access; WMAN

  在IEEE 802標準的基礎上，目前形成了包括短距離無線接入的IEEE 802.11標準、固定寬帶無線接入的IEEE 802.16 標準和完全應用于移動寬帶無線接入的IEEE 802.20 標準。隨著技術的發(fā)展，應用的不斷增加，上述標準和市場上的其他技術相互結合，正各自發(fā)揮著特定的技術應用。
  IEEE 802.20標準為基于ip 的移動寬帶無線接入技術而制定，結合已經提出的移動數據通信技術標準(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構[1,2]。

1 IEEE 802.20標準
  2002 年3 月根據Cisco、Flarion、HP和Nextel 等廠商提出的建議，IEEE 協(xié)會決定在IEEE 802.16工作組內成立專門的移動寬帶無線接入(MBWA)研究小組；2002 年7 月，形成IEEE 802.16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，IEEE 802.20和IEEE 802.16e工作組宣告成立。

1.1 基本特性
  每一種新標準的出臺都需要明確地界定自身的特性，用以指導標準的走向，體現(xiàn)標準的技術優(yōu)勢。IEEE 802.20的特性在工作會議的早期就被明確提出。IEEE定義IEEE 802.20標準的基本特性為：具有廣闊的市場潛力空間，具有兼容性，具有共存性，具有獨特性，具有技術靈活性和經濟靈活性。

(1)廣闊的市場潛力空間
  無線媒體對于移動性的支持能力是有線寬帶接入網絡永遠無法做到的。基于IP移動特性，MBWA將在世界的每一個角落架起通往因特網的橋梁，這也就意味著世界上所有提供IP業(yè)務和需要IP服務的用戶均是其潛在的服務對象。
  由于移動基站和終端設備由多個國際設備廠商提供，且采用大規(guī)模集成化的設計，從而將使得以IP為中心的終端設備和相關裝置的芯片得以從大批量的生產中獲益，大規(guī)模降低造價。另外，通過同3GPP和3GPP2合作開發(fā)MBWA與3G網絡的接口規(guī)范，移動寬帶無線接入的未來市場潛力將得到進一步增加。

(2)兼容性
  移動寬帶無線接入標準具有完善的功能要求，包括定義治理信息庫(MIB)，支持物理層和媒體訪問控制(MAC)層能力。在整個標準制定的過程中兼容性問題被非凡提出，并有嚴格的鑒定指標：

• 遵循IEEE 802 概述和體系結構
• 遵循IEEE 802.1D(媒體訪問橋)和IEEE 802.1F(虛擬局域網橋)
• 遵循IEEE 802.1F和兼容治理對象定義
• 標識任何不一致
  

(3)共存性
  移動寬帶無線接入標準適用于許可頻譜頻段，所有共存問題將服從于頻譜許可的強制約束，相關的共存性問題將在標準提案的發(fā)展中得到解決。

(4)獨特性
  移動寬帶無線接入標準是一個獨立的標準，具有明確的定義范圍。
移動寬帶無線接入標準傾向于通過第三方為公網接入提供操作，其典型的規(guī)定是當用戶處于移動情況時，將通過接入網來使用廣域網(WAN)資源。
  MBWA不同于無線局域網(WLAN)，WLAN應用于小范圍的環(huán)境，而移動寬帶無線接入標準將靈活有效地支持各種業(yè)務，其中的一些業(yè)務可能具有嚴格的限制時延要求。移動寬帶無線接入標準將支持流量工程(TE)和具有QoS的業(yè)務，提供實時和非實時數據流量。

(5)技術靈活性
  IEEE 802.20標準的技術靈活性已被開展試驗的私人系統(tǒng)所論證。移動寬帶無線接入系統(tǒng)可使用眾所周知的擴頻技術、OFDM技術、自適應天線技術和蜂窩體系結構，這些技術和體系結構已經在局域網/城域網和移動通信應用中得到了驗證和應用。如何更加有效地使用這些新技術，使其更加具備技術靈活性，是標準下一步需要重點討論的問題。

(6)經濟靈活性
  移動寬帶無線接入系統(tǒng)可比現(xiàn)存的移動網解決方案提供更好的性能/價格比，因為它是基于以包交換為基礎的接入網絡，具有最佳的頻譜功效，而且由于移動寬帶無線接入用戶具有需求突發(fā)的特點，因此通過包交換技術能夠得到最好的處理。IEEE 802標準的共享媒體包系統(tǒng)可有效地服務于用戶，用戶需求的資源可在總的可用資源的限制下變化，達到最大化。移動寬帶無線接入系統(tǒng)可通過設計盡可能提高空中接口的頻率復用系數來提高每基站支持的用戶數，減少基站的數量以及削減頻率計劃，從而降低系統(tǒng)造價。

1.2 主要研究課題
  截至2004年1月，IEEE 802.20工作組共舉行過7次全會，最近一次全會于2004年1月12—15日在加拿大召開，會議的主要研究課題如下：

• 針對MBWA信道環(huán)境添加室內微蜂窩覆蓋
• 室外到室內傳輸模型下的MIMO技術研究
• 空間信道參數確定
• 對在各種MBWA信道環(huán)境下產生的信道模型參數提供具體算法
• 研究和確定信道模型參數間的相關值
• 蜂窩內和蜂窩間的干擾模型
• 系統(tǒng)等級的判定標準以及方法
• 在天線極化發(fā)生變化的情況下提供生成信道模型的算法
  

2 IEEE 802.20標準的技術特點

2.1 主要功能及性能要求

• 支持實時和非實時的應用。
• 支持時時在線的連接性。
• 支持頻率復用。
• 支持由MBWA 到WLAN 的無縫鏈接。
• 支持網絡蜂窩間無縫鏈接。
• 支持采用不同技術的系統(tǒng)間的漫游和切換，如從MBWA到WLAN。
• 支持多種MAC 層協(xié)議狀態(tài)，支持狀態(tài)間的快速轉換。
• 對上行和下行鏈路的資源可根據需要進行快速分配。
• 支持用戶數據速率自動最優(yōu)化選擇、根據射頻環(huán)境的限制自動控制等用戶數據速率治理功能。
• 實現(xiàn)同現(xiàn)存的蜂窩系統(tǒng)協(xié)同配置，與現(xiàn)在和將來的移動通信系統(tǒng)合作發(fā)展。
• 向企業(yè)，包括運營商和制造商，公開所有網絡實體的接口協(xié)議，并盡可能考慮和采用IETF協(xié)議。

2.2 主要技術參數
表1列出了IEEE 802.20標準的主要技術參數。

3 與其他移動無線通信標準的比較
表2 給出了IEEE 802.20標準與其他移動無線通信技術的比較。

4 IEEE 802.20設備的應用
  根據IEEE 802.20的技術特點可知，由于數據帶寬的限制，決定了在城域網的構架中，基于IEEE 802.20的設備主要用于城域網的接入層，即通過豐富靈活的業(yè)務接口，為最終用戶(主要是移動用戶)提供多種業(yè)務需求。可以預見，未來的無線城域網構架是現(xiàn)行的多種無線技術的融合。融合后的網絡可以充分滿足各種用戶的個性化需求。

4.1 無線接入技術應用分類
  城域網的用戶類型可以劃分為固定用戶和移動用戶，進一步按照業(yè)務類型又可以劃分為話音業(yè)務和數據業(yè)務(包括高速率數據業(yè)務和中低速率數據業(yè)務)，表3是根據這一劃分原則，結合用戶的最終需求，列舉的當前主要無線技術的典型應用。表3中所提及的應用主要針對無線接入技術特點本身，由于移動接入本身可以涵蓋相當部分的固定接入，所以與固定接入相關部分沒有討論；基于IP業(yè)務之上的電路仿真業(yè)務，此處也沒有具體討論。

4.2 無線接入技術在城域網中的應用
  按照通信網絡的基本結構，城域網主要由骨干網、匯聚網和邊緣接入網組成。
對于接入網，由于需要滿足用戶需求，實現(xiàn)業(yè)務提供的靈活性，可以考慮大量采用現(xiàn)有的多種無線接入技術，如基于3G標準、IEEE 802.20標準、IEEE 802.16標準、IEEE 802.11標準的無線接入技術，或采用其他出于安全考慮(主要對專網或軍網)的自定義無線接入技術。
  圖１給出了一種未來無線城域網架構模型。圖１中采用了多種無線接入技術進行混合組網，可以看出IEEE 802.20主要針對的客戶群是移動的高速數據用戶，包括個人移動用戶、公共商業(yè)移動用戶(如移動商務、醫(yī)療、教育、公安、網吧、娛樂等)。還有一些新的業(yè)務目前可能還難以清析地定位，但可以肯定的是隨著需求和服務的進一步拓展，隨時可能被市場有效激活。從圖１可以看到，IEEE 802.20技術與其他技術有部分重合區(qū)域，其競爭力的強弱主要取決于技術的完善性、設備價格的合理性以及需求和業(yè)務開展的有效性，可以逐步由技術和市場的發(fā)展來檢驗。

4.3  基于IEEE 802.20的無線業(yè)務提供商網絡
  電信運營在相當多的國家和地區(qū)還存在著管制，大多電信運營商不能開展全業(yè)務服務，非凡是無線因特網業(yè)務提供商(WISP)在組建既提供因特網業(yè)務又提供無線接入設備的網絡時，可采用的接入手段十分有限。比如目前國內部分因特網業(yè)務提供商(ISP)，如中華通信、廈門金橋、武漢三江等，只能通過租用基礎運營商的骨干網絡，采用3.5 GHz—BWA設備組建自己的業(yè)務平臺。對于ISP而言，采用IEEE 802.20設備組建自己的業(yè)務網也是一種很好的選擇，比較可取的方案是通過租用基礎電信運營商的骨干網絡，利用具有許可牌照的IEEE 802.20設備來構架自己的城域網，通過有競爭力的業(yè)務提供，建立自己有特色的運營模式，以贏得市場空間。

  圖2為針對這種情況給出的一種單純利用IEEE 802.20設備構架無線城域網的模型。圖2中設有業(yè)務控制點(SCP)，ISP通過SCP為用戶提供各種服務。

5 結論
  IEEE 802.20技術標準現(xiàn)在尚處于討論階段，計劃在2004年下半年完成初稿。目前看來需要具體明確的功能定義和技術指標還相當多，但從上面的討論中可以看出，該標準的要害技術和需求定位是目前無線接入技術中異常明顯的亮點，有可能大大激活數據業(yè)務市場的需求。加之IEEE 802系列標準已有相當長的生命周期，熱衷于該系列技術標準的生產廠商規(guī)模可觀，故此，在將來的產業(yè)化進程中潛力巨大。此外，假如考慮到將來能進一步與3GPP和3GPP2達成協(xié)議，使MBWA網絡與3G網絡合作發(fā)展，市場潛力更是不可估量。

6 參考文獻
[1] IEEE 802.20 PD-03. Mobile Broadband Wireless Access Systems[S].
[2] IEEE 802.20 PD-04. Introduction to IEEE 802.20 Technical and Procedural Orientation[S].

張力，西安電子科技大學畢業(yè)。中興通訊西安研究所標準研究總監(jiān)。曾參與“東方紅三號”、“風云二號”、“載人航天”地面測控站以及衛(wèi)星通信、移動通信領域的技術研制開發(fā)工作，曾參與郵電行業(yè)標準“接入網技術要求——3.5 GHz固定無線接入”、“接入網技術要求——26 GHz本地多點分配系統(tǒng)(LMDS)”等多項技術標準的起草工作，已發(fā)表論文8篇。

王允寬，西安交通大學畢業(yè)，碩士。現(xiàn)擔任中興通訊西安研究所所長，主持線性功放、智能天線、PHS、TD-SCDMA等通信前沿領域的技術研發(fā)工作，已發(fā)表論文10篇。