IEEE 802.16宽带无线接入标准体系介绍

1 前言 

         IEEE 802 LAN/MAN 标准委员会是局域网和城域网标准的最权威制定者，是局域网络和城域网络标准的世界领导者。它所制定的IEEE 802 系列标准在全球范围内得到了广泛的开发和应用，获得了极大的成功，对推动LAN/MAN 市场发展、规范市场所产生的影响和意义是不可估量的。 

         IEEE 802.16 是IEEE 802 LAN/MAN 的一个工作组，成立于1999 年。工作组名称是Broadband Wireless Access Standards（宽带无线接入标准）。工作内容主要是开发宽带无线接入系统标准，包括空中接口及其相关功能标准。标准涵盖2～66 GHz 的许可带宽和免许可带宽。 

         IEEE 802.16是当前无线通信领域的前言技术，是高速连接“最后一公里”或“最初一公里”的廉价方法，是业界引领者成功合作的结果。它提供了用户站与核心网络之间的接入方式，例如商务大楼、飞机场、停车场、展览中心、家庭等地方的用户可以通过802.16网络接入到Internet。802.16 MAC 层功能非常强大，可以支持市场上任何频带内的各种不同的物理层。　 

2 802.16标准体系一览表 

         802.16由一系列的标准组成: 802.16-2001、802. 16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16.2-2001、802. 16.2a、1802.16.1、1802.16.2。其中802.16-2001、802. 16.2-2001已经分别于2002年4月和2001年9月正式发布，其余的标准正在开发制定当中, 如表１所示。 

3 802.16标准体系介绍 

3.1 IEEE 802.16空中接口标准 

         IEEE 802.16空中接口标准如表２所示。 

         IEEE 802.16规定了多业务点对多点宽带无线接入系统的空中接口，包括M A C 层和物理层。M A C 层能够支持多种物理层，这些物理层已经被优化以满足多个应用频带。还包括一个特殊的物理层实现方案，该方案可以广泛应用于10～66GHz 之间的各种系统。802.16 M A C 层的特点综述如下：

• 点对多点
• 针对城域网、无线环境
• 面向连接
• 支持TDD 和FDD
• 支持不同的用户环境
  • 高带宽、每信道有数百个用户
  • 连续的和突发的业务量
  • 频率利用率高 
•  满足不同的QoS 要求—— CBR、rt-VBR、nrt-VBR、BE……；
• 支持多个802.16物理层。

         P802.16a 是对802.16的修正，在2～11GHz（包括许可带宽和免许可带宽）的频段上，对MAC 层进行修改扩展和对物理层的补充规范。结合了一些增强性能的技术，例如: ARQ。主要面向于住宅、SOHO、远程工作者以及SME 市场。该标准从2001 年9 月开始投票表决，预计2003 年1 月发布。 

         802.16c对802.16-2001中错误和矛盾进行了改正，更新扩展了802.16-2001的第12条的内容，列出了用于典型情况下的特征功能集合。频率适用范围为10～66 GHz。 

         802.16d的目的同802.16c一样，只不过频率适用范围为2～11 GHz。 

         802.16e是对802.16/802.16a的增强，支持用户站以车载速度移动，规定了一个系统来结合固定和移动宽带无线接入。规定了在基站之间或扇区之间支持高层切换的功能。适用于2～6GHz 之间许可带宽的移动业务。 

         本标准利用了无线介质固有的移动性的优点，填补了高速WLAN 和移动蜂窝系统之间的缺口标准，该标准的制定必将极大地推动宽带无线接入市场的蓬勃发展。 

3.2 IEEE 802.16共存问题标准  

         802.16.2 10～66GHz固定宽带无线接入系统的共存，该标准已于2001 年9 月正式发布。 

         P802.16.2a 对802.16.2 的修正，增加2～11GHz 部分。正在制定当中，预计2003 年4 月完成。对于宽带无线接入工业，解决共存问题是推动其发展的重要因素。802.16.2是关于固定宽带无线接入系统共存的操作规程建议，为宽带无线接入系统的干扰最小化提供了指导方针，为系统的设计制、规划、协调和频率利用提供了指导方法。标准含盖了10～66GHz 的频段，但主要集中于23.5～43.5GHz的频段。造商和运营商共同遵守它，就可以在可接受的互干扰范围内，允许多种设备共存于共享的环境。该标准已于2001年9月正式发布。 

         P802.16.2a 是对802.16.2 的修正，主要研究2～11GHz 之间许可带宽的系统共存，增强了点对多点系统共存问题的管理建议。该标准目前正在制定当中，预计2003 年4 月完成。 

3.3 IEEE 802.16一致性标准  

         P1802.16.1 10～66GHz 无线MAN-SC 空中接口的协议实现一致性说明（PICS）形式。 

         P1802.16.2 10～66GHz 无线MAN-SC 空中接口的测试集结构和测试目的(TSS&TP)。根据ISO/IEC 9646-7 (1995)和ITU-T X.296 标准，P1802.16.1 描述了基于802.16的WirelessMAN-SC (10-66GHz)空中接口的基站和用户站一致性规定的协议 
实现一致性说明（PICS）。PICS 用来说明实施的要求，能力及可选项实施的情况。ISO ／ IEC9646 提供了协议一致性的基本方法和框架，为测试集制定了设计步骤及描述方法，并对测试系统的实现提供了指导。 

         根据ISO/IEC 9646-1、ISO/IEC 9646-2 和ITUT X.290和X.291标准，P1802.16.2描述了基于802.16 的WirelessMAN-SC(10～66GHz)空中接口的基站和用户站一致性规定的测试集结构和测试目的（TSS&TP）

4 802.16任务组组成

         IEEE 802.16工作组每隔两个月召开一次会议，为期一周。目前有来自12 个国家、144 多个公司的200名成员和官方观察家。802.16的成员国家有：美国、加拿大、芬兰、法国、德国、希腊、以色列、意大利、日本、南韩、西班牙、UK，其中美国和加拿大的成员人数最多。802.16的会员资格可以通过亲身参会取得，会员资格属于个人，不允许公司参与，会员资格中含选举权。 

         IEEE 802.16 包括5个任务组，每个任务组负责不同的方面, 如表３所示。 

5　802.16的发展过程和发展方向

         从1999 年IEEE 802.16 工作组成立以来，工作组在标准的制定和开发过程中一直执行严格的规定，以确保标准的开放性。工作组每隔两个月召开一次为期一周的会议，工作进展非常快，到目前为止，成绩卓著。

• 已经完成下列标准的制定
  • 802.16-2001: 10～66GHz 固定宽带无线接入系统的空中接口标准 
    802.16.2-2001: 10～66GHz固定宽带无线接入系统的共存建议
• 2003 年，即将完成下列标准的制定

802.16a：固定宽带无线接入系统的空中接口—— MAC 修改和2～11GHz 附加物理层规范 
802.16.2a：2～11GHz 之间许可带宽的系统共存 
802.16c：固定宽带无线接入系统的空中接口—— 10-66GHz 详细系统介绍 
1802.16.1：10～66GHz 无线MAN-SC 空中接口的协议实现一致性说明（PICS）形式

• 刚刚批准项目授权申请PAR，开始研究的项目 
  802.16d: 固定宽带无线接入系统的空中接口—— 2-11GHz 详细系统介绍 
  802.16e: 固定宽带无线接入系统的空中接口的修正——低于6GHz 许可带宽移动业务物理层和MAC 层修改 
  1802.16.2: 10～66GHz 无线MAN-SC 空中接口的测试集结构和测试目的(TSS&TP)

         表４列出了802.16项目发展的里程碑 

         802.16工作组已经完成了802.16和802.16.2的开发任务，下一步的发展方向主要针对以下几方面：

1. 完成2～11GHz 频段内相关标准的制定。
2. 增强、完善10～66GHz 标准关于互用性测试方面的协议。
3. 研究移动环境下标准的开发，使标准不仅适用于固定无线环境，而且适用于移动无线环境。
4. 为构造4G 无线标准打下基础。

6 结束语

         固定宽带无线接入系统是未来宽带通信网络的重要组成部分，由于无线通信本身所具有的移动性、灵活性和经济性，使其具有其它网络无法代替的优势。IEEE 802.16标准是宽带无线接入的国际标准，标准涵盖全世界2～66GHz 的授权和未授权波段，它的研究和制定将为这一行业的发展奠定坚实的基础，为高速网络用户和提供商都开创广泛的发展前景。该标准非常高效的使用了带宽，并且支持语音，视频，和数据应用，同时能够保证用户对传输质量的要求。 

         在世界通信市场竞争日益加剧的今天，时刻掌握标准的制定、发展情况，将使高科技企业和设备供应商提前掌握市场先机，把握未来的发展方向。