信息产业部电信研究院传输所副总工 董晓鲁
主持人:下午第一个演讲者是信息产业部电信研究院传输所副总工董晓鲁先生做报告,他题目是IEEE802.16&WIMAX介绍以及CCSA/TC5/WG3相关工作进展。欢迎董先生做报告。
董晓鲁:各位代表下午好,我今天下午的报告包括三 方面,一个是IEEE802.16技术介绍,第二个WIMAX的介绍,最后介绍一下CCSA在这方面相关工作的介绍。
第一个方面首先介绍一下IEEE802.16的无线标准情况。在IEEE802涉及的无线领域中目前主要有四个工作组进行相关的标准研究工作。他们分别是802.15、802.11、802.16、802.20。覆盖范围可以从10M内部到100M以内再到城市覆盖范围,再到极大的覆盖范围。 这个图可以比较清楚的表述这个关系。最地下802.15,主要是在家庭网络中这方面用的比较多。第二个无线局域网,第三个无线城域网,最后一个无线广域网。还有一个802.21工作组,这做切换的标准研究工作。
现在对应802.16工作组,目前已经发布的或者正在做的标准主要有这么几个,其中重点的可能是802.16d,是802.16-2004,对应是10-66GHz。802.16e是固定和移动宽带无线接入系统空中接口标准,频率小于6GHz。802.16f是固定宽带无线接入系统空中接口MIB,802.16g而是服务方面的要求,可能涉及一些切换方面的流程,这是802.16标准的主要情况。
下面重点介绍一下802.16d/e的网络参考模型,协议模型技术特点,大家如果看过规范比较了解,实际上802.16e是在802.16d的基础上做的标准,整个标准文本大家看到,16e在16d上增加或修改了一些内容,实际上对16d的补充增强,参考的模型都是一样的,这是标准给出的比较简单的参考模型,实际上de规范里面侧重终端和规范的接口,所谓U接口这一块,16d和16e涉及物理层的内容。这张图就是协议参考模型,可以主要分两个部分,一个物理层,一个会聚层,802.16e移动宽带无线接入的协议模型,也是基于16d的模型,主要包括切换的支持,拥有移动性以后受到终端类似的特点,需要引入节电的睡眠模式,包括寻呼模式。
下面介绍一下802.16d/e物理层选择。同时可以选用三种技术,单载波和OFDM和OFDMA,单在波是10-66GHz频段,而OFDM和OFDMA用于小于11GHz频段。这里面有三张幻灯给大家总结一下16d和16e的技术特征,他们的子在波数,OFDM是256个,OFDMA里面是2048个,在802.16e里面OFDM是一样的,OFDMA是128.512.1024.2048。带宽是1.75MHz- 20MHz,802.16e是1.25到20MHz。移动性802.16d是固定或便携,802.16e是中低车速,缝制速度是75Mbps,802.16e是15Mbps,在增强型技术里同时支持智能天线等等技术,剩下的在省电模式里面是不支持的,所以支持空闲睡眠等等的机制,这个实际上刚才已经说到了,这里提一下多址方面,在上性采用TDMA下行TDM,16e是OFDMA的方式,系统将可用的子载波分为32个子千兆,可以使用调频的方式实现,实际单位是两个或者三个符号周期。
在调制技术方面,de支持最高调制方式是64QAM,因此在这方面,16d和e强调信道较好的情况下实现峰值速率,为了适应高质量的数据通信要求,选用了Turbo码,采用了卷积T码等纠错能力很强但延迟较大的信道码,同时也使用低延迟的LDPC码。在链路适应技术方面,802.16d/e采用HARQ,AMC和功率控制。
刚才也提到了16e在16d基础上的增强,这里面总结了几个方面,首先第一个对OFDMA物理层进行了修改,这是最大不同,16e重点采用OFDMA来实现移动性,它的物理层修改主要就是使它可以支持制四种不同的子载波数量,但是间隔不变,信号带宽与子载波成正比,这可以成为扩展的OFDMA技术,可以在移动环境中灵活适应信道带宽的变化。实际上也是引用一些蜂窝系统,现在采用适应自适应的方式。还定义了切换过程,也就是在16e涉及物理层明确了MAC层信令,完善了切换过程中的测距操作,增加了基于多天线的软切换功能。支持移动要考虑移动终端,必须考虑终端的耗电,所以在16e确定了省电模式,正常的工作状态以外还支持空闲状态和睡眠状态,为了适应多变的移动信道环境,还支持灵活的带宽使用,还采用增强混合的AMC,智能天线和空时码的功能,为了满足移动性要求,在802.16g中也定义了相关的内容,切换过程中BS之间的消息交互等。
刚才也介绍了802.16d/e只是空口里面物理层和MAC层,这沿袭了802的工作习惯,由于802.16d/e只定义了空口物理层和MAC层,上面还有汇聚层,可以把上层数据封装在802.16d/eMAC层数据中,同时可以对应不同等级适应VoIP,可视电话,流媒体,在线游戏等不同业务的类型的支持,虽然在这层面来说,802.16支持IP网络层的协议,本身现有IP核心网,传统的IP核心网与移动网的核心网相比还是缺乏移动性管理方面的内容,802.16主要做802.16g的标准,虽然已经展开这方面的工作,要支持由移动性带来这方面工作,但仅局限于BS一层。由于上层网络和应用不是IEEE802.16的职责范围,为了推动产业发展,WIMAX目前正在开展网络结构标准和业务应用需求等方面的工作,这相当于下面要介绍的WIMAX方面的工作。 除了MAC层物理层以外其他有关802.16的标准,主要是WIMAX来做。
下面介绍一下WIMAX组织的情况,WIMAX全程是微波接入全球互操作性认证联盟,宗旨基于IEEE802.16标准和ETSIHM五标准的宽带无线接入产品进行一致性和操作性认证,鼓励所有的无线宽带接入相关产业的厂商遵循一个统一的规范,使各个产品具有良好的互操作性,16d已经发布了,但是不定义一个可操作互通性规范,所有产品互通是不太可能的,因此WIMAX主要的目标也就是为了使各个产品之间具有良好的互操作性,最后体现在通过WIMAX认证的产品会有一个WIMAX认证的标识,非常像WiFi认证产品的标识。
IEEE802.16和WIMAX的关系,他们之间有非常紧密的联系与合作,但工作范围不同,组织形式也不同,WIMAX联盟以厂家的身份加入的,802.16是空口技术标准的制定者,WIMAX论坛是技术和产业链的推动者同时WIMAX还为IEEE802.16的一致性标准做出贡献。随着802.16标准对移动性的要求以及市场对WIMAX业务层面的需求。
这图就是WIMAX论坛组织结构,目前包括了七个组,相对比较重要的是监管工作组,认证工作组网络工作组等等这些和标准制定有非常密切关系的工作组。第一个工作组市场工作组,使业界在宽带无线接入产品中选择WIMAX联盟认证的产品,同时要推动WIMAX联盟认证计划,树立WIMAX联盟在无线宽带产业中的领导地位。监管工作组工作任务非常关键和重要的,主要协调频率配置方面的工作,一个不同应用模型下频谱的限制工作,还有确定最初的BWA频谱,实际上光有一些频谱远远不够的,同时和国际合国家频谱管理组织合作,然后积极拓展WIMAX产品可用频谱,如2.5G,3.3G,3.6-3.8GHz。RWG工作顺利进行是WIMAX认证产品在全球推广使用的前提,没有频谱其他的方面都是徒劳的。
下面两个工作组是CWG/TWG,认证工作组和技术工作组,这两个放在一起讲,因为他们结合非常紧密,CWG侧重于认证实验室的选择,流程的管理。TWG侧重相关认证标准的制定,CWG根据MWG的需求以及TWG的意见定认证流程计划选择认证实验室。TWG向设备制造商和CWG提供合理的可操作测试集并周期性的反馈一些测试信息。CWG是从WIMAX论坛的2-11GHz技术工作组分离出来的,目前是操作论坛的认证程序,使TWG能继续保持着重在技术领域的工作。主要任务包括评估测试玄想,建议测试实验室的选择,管理测试实验室和设备供应商之间的关系,还有管理WIMAX认证程序,维护WIMAX认证程序公开性,它跟TWG练习密切的,TWG提供一系列规范文件,CWG帮助TWG协调关系一层的东西。从2004年到2005年目标,一个和TWG合作完成802.16d测试稳当,整合环境,发展测试设备,以及认证需求等等工作。
这给了WIMAX认证流程,总的包括两步,一个社会制造商自测试,需要WIMAX批复文件。自测试完成以后通过WIMAX认证,WIMAX授权的认证实验室认证,认证完以后相当这个设备通过WIMAX联盟的认证授权。TWG提供系统的PICS、TSSYTP文件,基于全球标准制定一致性和互操作性标准,同时也为未来业务和互用性讨论和提出应用层和网络结构需求。因为CWG和TWG两个组结合非常紧密,下面也分了几个子工作组,也是针对不同的测试规范,或测试文件展开工作的。第一个PICS、TSS&TP、MIB,最后一个测试的MIB文件。下面还有和测试相关的,系统性能测试,以及DFS方面的规范,另外还包含IEEE802.16e研究组,因为这规范还没有发布,主要研究这规范修改内容评估对一致性测试规范的影响,同时基于这些建议,TWG将建立IEEE802.16e一致性规范的子工作组。
下面一个AWG,通过演示试验和初始的商用推动WIMAX产品应用,同时推动宽带无线接入的用户和市场需求,并提高指导方向加速实施。还有一个业务提供商,在提供商和WIMAX内各个工作组建立联系反馈相关的信息,定义在802.16标准之上的网络结构需求,第二个为WIMAX认证产品开发商业应用模式。第三个为未来的802.16标准定义功能需求。直接影响802.16标准制定的工作。
下来一个工作组是NWG,是网络工作组,实际上现在在WIMAX工作里面比较重点的工作,而且这个工作组活动非常活跃,成立的目标主要是为了固定游牧、便携和移动的WIMAX系统制定高层网络规范,定义范围是在802.16工作组相关标准之外的。主要基于SPWG提出的需求文件,制定网络参考模型和相关规范,这些超出802.16的标准范围。
定义网络结构分三个阶段,第一个是移动性比较弱的,实际上第一个阶段标准相当一个需求文件,目前这工作已经基本结束了,第二个定义一些网络结构流程等等,主要包括参考模型参考点等等,这基本上在05年7月份完成。第三个阶段很详细的包括流程图、消息定义以及互操作下的必选和可选要求,这里面也有一点交叉重叠同时工作,这样阶段1有改动会影响阶段2,阶段1的需求在阶段2无法实现,回过头来要改阶段1的需求。
当前在WIMAX关于网络结构方面一些规范文件里面,主要定义的网络结构有一个简单的示意。这边相当于终端,这边接入,这边核心网,这网络层次定义和现代移动网非常类似的,包括终端无线接入网,CSN类似核心网中的CN部分,实际上我觉得无论怎么定网络结构,网络结构也超不出这几个范围。这里面给出了WIMAXNWG的工作范围与802.16的参考模型之间的映射。因为802.16这一块非常简单,,BS之间的协议对应WIMAX里面就是分别是R8和R6的接口。
下面介绍一下国内标准化的结构,国内主要是CCSA,相当多的工作是在近年进行,具体在CCSA下面有一个TC5,TC5下面设了一个WG3工作组,叫无线接入工作组,主要在TC5的下面做相关WIMAX等等无线接入的工作,这个工作组当前的工作重点可以总结为下面三个。实际上都是跟无线接入有关的,一个802.16,一个SCDMA,以及UWB和低速近距离通信。
802.16在WG3的工作已经完成的是802.16研究报告,另外是802.16d空中接口的标准语言,把802.16d的标准内容进行了一些选择,MAC层平庸PMP的方式,在汇聚层采用分组方式汇聚,物理层采用OFDM。在802.16正在开展的工作,主要有频率的研究报告,第一阶段已经完成了,现在在开展第二阶段的研究,目前研究的重点放在3.3GHz方面的研究。
下一步的工作在802.16重点启动基于802.16相关标准制定工作,包括一系列标准,这里面固定宽带无线接入主要对于802.16d,包括基站和远端的,接口包括空中接口的,还有一些基站和远端的测试方法,今年晚一些和明年启动移动宽带无线接入系统接口技术要求的工作,主要对802.16e,目前这标准还没有做完,正常应该到9月份,这标准内容应该不会再变了,这方面工作相对来说在WG3稍微后一些。
第二重点工作联合TC5下面,继续开展频谱方面研究工作,现在开展3.3,以后也会开展其他频方面的研究工作。还有开展宽带无线接入系统网络架构的研究报告,这工作已经启动了,在6月份会上会讨论它的初稿,这也是参考WIMAX和WG工作的成果。
后面简单介绍一下,一个SCDMA,大唐信威工作提出的技术,核心的标准基本上做完了,包括空中接口的协议,同时无线接入系统技术要求已经发布了,下面要启动的工作是空中接口一致性测试规范,和SCDMA短消息的技术要求。UWB在WG3工作进展,继续完善UWB技术研究报告,这已经讨论多次了,下次可能会结题,它对应是802.15.3a,同时会器用短距离无线通信的研究报告,对应的是802.15.4a。同时国内短距离无线通信技术的标准化工作,包括国内和国际方面标准的推动。
这里面给出了几个相关连接,第一个是电信研究院的网站连接,第二个CCSA,第三个WIMAX论坛的连接,第四个802.16WG工作组的网站,我介绍就到这里谢谢大家!