一种基于IP的网络新技术：Flash-OFDM

　　一、引言

　　无缝宽带接入和多业务综合接入是人们一直以来的梦想，也是各研究机构和标准化组织的长期目标。第二代移动通信技术：GSM和CDMA已经基本实现了无缝覆盖，但仍有两个问题始终未得到解决。首先，数据传输的速率不超过2Mbps，远不能满足宽带业务的需求；其次GSM网和CDMA网间漫游没有实现，同时二者业务接入的能力还很不灵活。为此，IEEE定义了IEEE802.20MBWA（MobileBroadband Wireless Access Systems）标准，基本特性和目标为：更高的数据率、更高的频谱利用率、更高的业务质量（QoS），完全透明地支持实时和非实时应用、支持不同技术间的漫游和切换、是能无缝链接到Internet的全IP网络。

　　Flash-OFDM是由Flarion公司自行研发出来的无线宽带技术，因为拥有低延迟的特点，所以能够应用在实时数据传输上。能在移动环境下工作，是一种移动宽带接入Internet解决方案。

　　Flash-OFDM全称FastLow-latencyAccesswith Seamless Handoff-Orthogonal Freq

uency Division Multiplexing，即“快速低时延接入/无缝切换的正交频分复用”，俗称“快闪式—正交频分复用”，它采用OFDM原理并结合了跳频技术。简单地说，Flash-OFDM是由使用多个正交载波进行高速数据通信的OFDM技术衍生出来的通信方式之一。

　　Flash-OFDM采用FDD双工方式。上下行链路是数百个子信道组成的宽带载波（扩频的OFDM），传输数据时给每个用户分配子信道。每个子信道采用自适应调制和先进的编码技术，可以提高频谱利用率。Flash-OFDM的频带宽度为1.25MHz，使用频率间隔为12.5kHz的副载波，转输速度为3.2Mbit/s，平均数据传输速度达1.5Mbit/s。

　　Flash-OFDM在时间上以跳频方式使用OFDM的副载波，通过高速切换副载波，使得相邻节点可以使用相同频率的副载波，进而可提高频率利用率。Flash-OFDM利用快速跳频技术把信号扩频，具有频率分集能力，减小了同一小区内的用户间干扰，它同时具有OFDM和跳频扩频技术的优点。除了跳频外，为解决小区间干扰，采用了功率控制，用户只发射它能有效通信的功率。此外Flash-OFDM的空中接口采用分组业务，支持全IP通信。

　　本论文将介绍Flash-OFDM网络体系结构的层次模型及物理层、MAC/LLC层并与现有3G技术对比，从交换技术、频谱利用率、成本、延迟、业务接入能力等方面阐述其优越性。

　　二、Flash-OFDM的系统结构

　　有线的IP通信系统中采用“分层”网络协议，其中物理层，数据链路层及网络层的主要功能是负责网络接口。Flash-OFDM采用相同的方法把它应用于无线媒介中。

　　图1是将异构系统互连的空中接口分层结构。可看出，传统的空中接口采用了水平分层式设计的互连系统结构，即同等层实体之间的通信由该层的协议管理。

　　Flash-OFDM不同于传统的网络，它从系统的观点出发，对物理层、数据链路层采用了特殊的综合垂直设计（见图1），这种设计为移动宽带数据网提供了理想的链路层，满足移动数据包通信业务的特殊需求。但是为了完全把所有有线互联网或内部网固有的IP应用（包括交互式数据应用和对等网络应用）无缝的移植到无线网络上，需要根据IP数据的特点对空中接口的各层都进行自下而上的协同设计和优化。因此，Flash-OFDM对网络层和网络层以上的层采取基于纯IP的水平分层式设计，能利用现存的IP下部结构设备，从而使Flash-OFDM 的链路层融合到更宽广的网络中。

图1 空中接口比较

　　2.1Flash-OFDM物理层

　　Flash-OFDM物理层把OFDM的基本原理与跳频技术相结合，使之成为扩频系统并且同一蜂窝内子载波相互正交。

　　Flash-OFDM引入了快跳频技术，即用户可以根据按伪随机码（PN）规律变化的跳频图案，选择所使用的子载波频率，进行跳频。子载波依照跳频图案随时间变化而变化，这些瞬时窄带频谱在一个很宽的频带内跳变，形成一个跳频带宽。由于跳频速率很快，从而在宏观上实现了频谱的扩展。对于快跳频，一个符号根据跳频图案在多个不同的跳频载波上传输，可以让频率选择性衰落造成的损失降至；不同的基站使用不同的跳频模式并且每一个基站都使用可用的全部频谱（因此频率再用率高达1）。可见Flash-OFDM采用快跳频技术充分利用频谱，并把信号扩频，具有频率分集能力，减小了同一小区内的用户间干扰，它同时具有OFDM和跳频扩频技术的优点。