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WiMAX技術及標準新進展
華為
摘要: 目前,IEEE 802.16工作組有兩個正在進行的項目:802.16 Rev. 2和802.16m。802.16 Rev. 2是IEEE 802.16的近期演進版本,而802.16m是IEEE 802.16的長期演進版本。 華為專注于WiMAX的開發,并對IEEE 802.16標準的發展作出了巨大的貢獻。到目前為止,華為已經為802.16 Rev. 2提交了30多篇文稿,文稿涉及持續指配、H-FDD、WiMAX/Wi-Fi共存等內容。華為也為802.16m提交了30多篇文稿,涵蓋幀結構、控制信道、導頻結構等內容。
關鍵詞: 無線網絡 WiMAX 華為
Abstract:
Key words :

    目前,IEEE 802.16工作組有兩個正在進行的項目:802.16 Rev. 2和802.16m。802.16 Rev. 2是IEEE 802.16的近期演進版本,而802.16m是IEEE 802.16的長期演進版本。

華為專注于WiMAX的開發,并對IEEE 802.16標準的發展作出了巨大的貢獻。到目前為止,華為已經為802.16 Rev. 2提交了30多篇文稿,文稿涉及持續指配、H-FDD、WiMAX/Wi-Fi共存等內容。華為也為802.16m提交了30多篇文稿,涵蓋幀結構、控制信道、導頻結構等內容。


802.16標準的演進

WiMAX產業正面臨著一個極好的市場機會,因為它是目前唯一進入商用的基于MIMO OFDM的系統。IEEE 802.16e-2005的開發先于其它后3G標準,如3GPP的LTE和3GPP2的UMB。IEEE 802.16系統可以在一些關鍵的地方加以改進,從而使系統性能得到提升。

802.16 Rev. 2項目的啟動不僅是為了整合所有的修訂項,而且也是為了明確這些關鍵的技術。基于802.16 Rev.2的系統有望于2009-2010年實現商用,而這仍然比LTE的商用時間要早。

IEEE 802.16的m任務工作組(Task Group m,TGm)正在開發802.16m,以顯著提升系統性能,滿足WiMAX產業的長遠需求。802.16m一個關鍵的目標是要滿足IMT- Advanced的要求。802.16m基于IEEE 802.16e-2005,其吞吐率有望比現有WiMAX系統提高兩倍。802.16m系統必須能平滑演進,以支持原有的WMAN-OFDMA設備,包括移動臺(Mobile Station)和基站。同時,802.16m系統必須支持綠色節能,以消除原來的高耗能模式。

802.16 Rev. 2和802.16m相關標準活動的進度安排如圖1所示。

維護任務工作組(Maintenance Task Group)正在開發802.16 Rev. 2,目前小組已完成了大部分標準的制定,后續還需增加額外細節,并澄清新特性。802.16 Rev. 2的標準制定工作預計在2008年9月完成。802.16 Rev. 2的另外一個重要意義在于:它是其它修訂版的基礎,例如16h、16j,甚至16m。

目前,TGm已經完成了兩個主要里程碑。第一是確定了系統的需求文件(System Requirements Document ,SRD),第二是完成了評估方法論。802.16m標準將提交給IMT-Advanced。SRD描述了一個需求集,如果這個需求集能被實現,將滿足 IMT-Advanced的要求。

TGm已經啟動系統描述文件(System Description Document,SDD)的撰寫,即802.16m標準制定工作的第二階段。這一階段有望在2008年11月完成。一旦SDD完成,TGm將進入標準制定工作的第三階段,即開發802.16m Stage 3的協議文本。同時,TGm開始準備IMT-Advanced的提案,這些提案有望被國際電信聯盟(ITU)在2009年1月到10月期間采納。 802.16m Stage 3的協議文本計劃在2010年3月完成。


802.16 Rev. 2的亮點

優化VoIP


移動通訊網絡正在向ALL IP網絡轉型。對運營商來說,VoIP仍是一項重要的業務。與電路交換移動網絡相比,移動分組網絡如HSPA和CDMA2000 1xEV-DO,能更有效地支持語音業務。隨著新一代移動網絡的發展,將會有持續的興趣進一步擴大VoIP的容量。

與802.16e開發初期相比,現在的移動網絡對VoIP性能更為重視。語音業務依然是運營商主要的收入來源,因而IEEE 802.16也拓展了移動應用場景。

802.16 Rev. 2關注的領域包括提升VoIP容量。移動通訊系統的VoIP容量與相關的開銷是反向關聯的。由于頻繁的傳輸和VoIP小分組,使得開銷對于VoIP應用來說顯得十分重要。

由于802.16e系統采用動態調度來支持VoIP,與VoIP流量相關的大部分開銷出現于MAP消息之中。為了減少這些開銷,802.16 Rev. 2引入了持續指配(Persistent Assignment)這一概念。這時,周期性出現的資源和調制/編碼任務將一次性地或非頻繁地發送給用戶。對單純的VoIP流量來說,持續指配可以減少 40-50%的MAP開銷,雙向VoIP容量可以增加15-20%。

由于IEEE 802.16系統采用異步混合自動重傳請求(HARQ),基站可以隨時調度一個特定的HARQ重傳。為了在一個特定的起始傳輸和對應的重傳間建立一個關聯,持續指配使用了一套HARQ信道標識,這些標識采用隱式方式進行循環,如圖2。

圖2中,基站可以在連續出現的HARQ信道標識之間的間隙為某個分組調度重傳。循環采用了與802.16e一致的方案,因此,基站可以用現有消息為持續指配進行調度重傳。

因為重傳是動態調度的,基站可以通過新的持續指配或重傳來利用空閑資源。在某些情況下,需要在時頻空間里對用戶重新進行定位以利用空閑資源。

持續指配極大地減少了VoIP相關的開銷,并能將VoIP的總體容量提升大約15-20%。

華為是技術工作組(Technical Working Group,TWG)中持續指配技術的Editor,同時也是IEEE中持續指配技術的報告起草人,并已經向TWG和IEEE提交了10多篇相關的文稿。這些文稿還包括了隱式HARQ信道循環(Implicit HARQ Channel Cycling)、MAP ACK信道等核心內容。

FDD系統

雖然IEEE 802.16e-2005標準為部署TDD進行了優化,但優化并沒有針對FDD系統。然而,FDD系統為WiMAX產業提供了一個巨大的市場機會。

為了有效競爭、簡化實現、縮短面市時間,802.16 Rev. 2重點發展半雙工FDD(H-FDD)系統。在H-FDD系統中,移動臺并不同時發送和接收信息,而基站則以全雙工模式連續地發送和接收信息。

為了最大限度地提高UL的利用率,802.16 Rev. 2定義了兩組H-FDD系統。通過MAP消息中的配置參數,每組H-FDD的大小可以逐幀改變。在典型的應用中,兩組H-FDD的大小可大致相當并維持不變。

華為已經向TWG和IEEE提交了15篇有關H-FDD的文稿,這些文稿包含基本幀結構、幀分割信令、組交換信令、網絡登錄和越區切換等內容。

WiMAX與Wi-Fi共存

當WiMAX和藍牙或Wi-Fi集成時,射頻接口的性能有可能會嚴重降低,即使采用射頻濾波器也無法解決這個問題。802.16 Rev. 2在MAC層引入了一個方案來解決這一問題。通過修改睡眠模式的定義,802.16 Rev. 2能有效地支持WiMAX與Wi-Fi的集成。為了滿足高QoS和大吞吐率的需求,采用了與資源指配關聯的睡眠模式(Sleep Mode Follows MAP Relevance),這時,偵聽和睡眠間隔由MAP相關性來決定。這一方案對于滿足高QoS業務和大吞吐率的需求尤為有效。

到目前為止,華為已經向TWG和IEEE提交了8篇與WiMAX/Wi-Fi共存相關的文稿,文稿包含雙幀結構、與資源指配關聯的睡眠模式等核心內容。


802.16m

802.16m系統正在開發,其目的是為了提高頻譜效率、提升VoIP容量、減少時延、增強對基于定位業務的支持、改進組播廣播業務。802.16m的開發正處于其早期階段,下面我們概述一下802.16m最近的工作和未來計劃。

在2008年5月召開的IEEE 802.16大會上,對802.16m的完整系統進行了討論。每個會議周期涵蓋若干個技術主題。這次會議重點對DL MIMO方案、UL控制結構、UL導頻結構、UL物理資源分配單元、前導、HARQ定時等進行了討論,相關決議出來后,將會被添加到系統描述文件中。

802.16m的第一個任務是定義幀結構。在802.16e中,5ms的幀周期對于調度、HARQ延遲、反饋、微睡眠等來說是一個限制因素。為了解決這些問題,802.16m采用了同一種幀結構,并且每幀分為8個子幀,每個子幀有6個OFDM符號的持續時間(大約0.625ms)。另外,為了減少控制信道開銷,802.16m的幀結構將會采用超級幀的概念,每4個幀定義為一個超級幀。

華為在802.16m幀結構、下行鏈路控制結構、MIMO導頻結構、信道化等開發方面處于領導地位。到目前為止,華為已經向IEEE提交了30多篇與這些主題相關的文稿,并且提供了詳盡的模擬結果,用以說明下行控制結構和MIMO導頻結構的性能。

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