类似于以太网和无线局域网(WLAN)技术规范,WiMAX无线网络标准基于一种大幅降低企业网络建设成本、提高网络效率的网络设备设计理念。WiMAX无线网络面临的挑战是,将其技术优势拓展应用于范围更加广阔的公共网络。
技术规范解读
IEEE 802.16标准规定了一个包含两个组件的系统:用户站点(SS)或用户端设备(CPE)和基站(BS)。一个基站和一个或多个用户站点可以构成一个点到多点(P2MP)结构的小区。在无线通信过程中,基站控制小区内部的所有通信活动,包括任何用户站点接入无线通信网络、指配相应的服务质量(QoS)等级和根据网络安全机制管理网络。
利用多个基站,可以配置一个无线通信网络。采用正交频分复用(OFDM)技术,这个小区的覆盖范
802.16 MAC协议是专门针对P2MP无线接入环境而设计的,可以支持诸如ATM、以太网和互联网协议(IP)等传输协议,并且可以通过特定的汇聚层(如所示),适应未来的技术发展。MAC层还可以利用物理层来实现很高的数据吞吐量,同时提供符合ATM标准的服务质量(QoS),如UGS、rtPS、nrtPS和尽高带宽(BE)(如所示)。
在802.16网络框架结构中,可以根据链路状况,向用户终端动态分配上行和下行突发配置,从而实时地为用户终端折衷选择通信容量和强健性。此外,相比于非自适应系统,802.16网络实现了2倍(平均值)的通信容量。
802.16 MAC采用了一个可变长度协议数据单元(PDU)和其他创新概念,显著提高了网络效率。例如,可以将多个MAC PDU并置到一个SINGLE BURST(单次突发中),从而节省物理层(PHY)开销。也可以将多个业务数据单元(SDU)并置到一个MAC PDU中,以节省MAC报头开销。通过数据包分段,可以利用多个帧来发送很大的SDU,确保服务质量。此外,可以利用有效负载报头压缩,降低SDU报头冗余造成的开销。
802.16 MAC协议采用自矫正带宽请求/授予机制,消除了确认延迟,并且实现了优于传统确认机制的服务质量。取决于各种业务的服务质量和流量参数,用户终端可以选择请求不同的带宽。
——802.16协议堆栈
——各类业务的服务质量等级
802.16协议中的保密层采用了与DOCSIS标准相同的模型。利用密码块链接(CBC)模型中实现的数据加密标准(DES),加密需要传输的有效负载和辅助管理连接。利用个人知识管理(PKM)协议,对用户站点进行基于的鉴权。利用RSA公共密钥方法和x.509,在基站和用户站点之间传递密钥。
任何SS器件接入网络都要执行一系列任务,以进行鉴别和同步基站和用户站点。当基站下行信号实现同步后,上行信道描述符(UCD)将提供定时参数和初始测距连接时隙数据。在用户站点测距的过程中,基站将在用户站点登录后,为协商性能分配各种管理消息。利用PKM,可以为鉴权建立一个安全的辅助管理连接。现在,这个系统可以部署各种MAC业务,通过采用各种IP协议的用户连接进行通信。通过常规测距和信道状况监视,管理信道资源。服务质量(QoS)和信道资源调度
基于MAC实现的基础设施能够支持各种业务类型。各个用户站点和基站之间的带宽请求和授予机制则实现了服务质量特性。当前的服务质量机制主要包含四种业务:UGS(主动授予业务)、rtPS(实时轮询业务)、nrtPS(非实时轮询业务)和BE(尽高带宽业务),可以为视频、音频和数据业务等提供其需要的服务质量等级。由数据包调度程序(Packet Scheduler)负责为一个用户的各种不同业务类型调度相应的资源。也就是说,到达用户实现SLA的要求。可以将用户划分为各种不同的优先级,如标准和(如所示)。
随着用户数量日益增加,多径衰落和路径损耗变得更加显著。基于正交频分复用(OFDM)技术的正交频分复用多址(OF
推出的Virtex-4 FX平台FPGA包含了一个短时延辅助处理器接口(APU)。通过这个接口,可以将自定义指令整合到软件代码中,再通过执行这些指令,改变逻辑结构,从而简化了硬件/软件划分过程。
Xilinx平台FPGA还可以支持诸如高性能前向纠错(FEC)等先进的数字信号处理(DSP)功能,有助于实现功能和产品差异化。得益于Xilinx推出的包含在低成本WiMAX FEC包中的优化Turbo Convolutional编解码器,系统设计师可以快速部署这些高效率的FPGA,在WiMAX基带芯片中实现灵活的FEC解决方案。
当然,WiMAX基站设计还包含许多其他方面,Xilinx技术也可以有所贡献,但限于篇幅,本文暂不讨论。目前,Xilinx器件通常用于实现射频卡中的DSP纠错算法,以及振幅因素缩小(CFR)、数字预矫正(DPD)和数字上变频器(DUC)和数字下变频器(DDC)等应用。通过以数字化方式矫正功率放大器(PA)的特性,可以利用更加经济划算的模拟射频电路,从而节省大量元件成本,并大幅降低基站的总成本。关于这方面的详细信息,请登录:www.xilinx.com/cn/esp/wireless。
结束语
虽然关于WiMAX标准及其相对于传统无线通信标准的优越性的讨论始终沸沸扬扬,但是,当前的发展趋势表明,WiMAX标准非常适于在无线通信网络上实现语音、数据和视频业务。早在WiMAX标准化进程的初阶段,Xilinx就已积极参与其中。我们的产品拥有独特的特性组合,能够帮助我们的客户迅速推出WiMAX产品,占领市场先机。
Xilinx已经与许多客户合作开发了面向无线MAC层应用的加速式流量管理解决方案。可以根据应用要求,完成度身定制的实现。如果您正好有这方面的需求或者希望了解更多信息,请发送电子邮件至:espteam@
免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。