1.IEEE802.16协议简介
IEEE802.16协议是无线城域网的通信标准，其作用是在用户终端同核心网络之间构建起一个通信路径，保证数据在两者之间的无线连接。现在主流的IEEE802.16标准于2004年6月正式通过，并命名为IEEE802.16-2004，又称无线城域网（WMAN）标准。该协议吸收并借鉴了宽带无线接入领域本地多点传输服务（LMDS）、ETSI HiperMAN.多路多点分配业务（MMDS）等技术，同时对以往的无线城域网标准进行了一些修改和合并，规定了无线城域网固定宽带无线接入的物理层（PHY）和媒体接入控制层（MAC）规范，以保证数据安全、准确、可靠地在网络中进行传输。
2.IEEE802.16的体系结构
IEEE802.16主要有三层体系结构：
（1）物理层
物理层是3层结构中的最底层，是构建整个城市无线网络的基础。物理层主要完成关于频率带宽、调制模式、纠错技术以及发射机同接收机之间的同步、数据传输率和时分复用结构等方面的工作。IEEE802.16载波带宽的范围在1.25～20MHz，当用户终端与基站通信，标准使用的是按需分配多路寻址（DAMA）——时分多址（TDMA）技术。DAMA技术是一种根据多个站点之间的容量需要的不同，动态地分配信道容量的技术。TDMA是一种时分技术，它将一个信道分成一系列的帧，每帧都包含很多的小时间单位，称为时隙。工作时根据每个站点的需要为其在每个帧中分配一定数量的时隙来组成每个站点的逻辑信道。通过DAMA-TDMA技术，每个信道的时隙分配可以动态地改变，提升数据的传输效率。
（2）数据链路层
在物理层之上是数据链路层JEEE802.16在该层上规定的主要是为用户提供服务所需的各种功能，这些功能主要在数据链路层的介质访问控制（MAC）层中实现。MAC层共分为3个子层：汇聚子层（CS），负责与高层接口的连接，汇聚上层不同的业务；公共部分子层（CPS），分为数据平面和控制平面，实现MAC的功能；安全子层（SS），负责MAC层认证和加密功能。
（3）汇聚层
汇聚层处于3层结构的最上层。这对IEEE802.16来讲，能提供的服务主要包括数字音频/视频广播、数字电话、异步传输模式ATM、因特网接入、电话网络中无线中继和帧中继等。
3.IEEE802.16的技术优势
（1）摆脱了有线网络线缆的限制(www.xing528.com)
传统有线网络覆盖范围不完整且有限，有限的网络范围将用户束缚在固定的地点、固定的环境中；另外有线网络中的网线也会给日常工作带来一些不便，例如若将网线直接布置在地面上，用户在行走过程中很容易碰到网线，从而影响到网络的正常连接和水晶头等处的使用寿命，若布置在墙上又显得很不美观。无线城域网的出现，可以很好地解决以上有线网络所带来的问题。无线城域网不受线缆的制约，用户在任何地点，只要拥有访问权限就可以访问网络资源，而且无线连接自然也省去了线缆的布置工作，给用户带来更多的便利。
（2）与无线局域网相比性能更胜一筹
①速度更快和覆盖面更广
无线局域网是基于IEEE802.11协议标准建设的，因无线局域网服务的出发点是解决办公室等小范围局域网的无线数据通信，设计的本身要求是低功耗，因此必然限制通信距离和速度。无线局域网的范围在200m左右，理论上最高数据传输速率只能达到11Mbps，而且无线局域网受建筑物、电磁波等明显干扰，实际传输速度一般在2Mbps以下。无线城域网采用先进的网状网络拓扑和波束成形、STC、天线分集等天线技术对大范围的地域进行覆盖。这些先进技术也可用来提高频谱效率、容量、复用以及每个射频信道的平均与峰值吞吐量。即便在链路状况最差的情况下，也能提供可靠而优异的性能。在最高120Mbps的接入速率下，IEEE802.16所能实现的最大传输距离高达50km。
②可拓展性更强
无线局域网MAC层要求每一信道至少为20MHz，并规定只能工作在不需牌照的频段上，其扩展能力较差。当用户增加时，吞吐量明显削减。与之相比，IEEE802.16标准规定的信道宽度为1.75～20MHz，选择空间比较大，且在物理层802.16支持灵活的射频信道带宽和信道复用。802.16标准还支持自动发送功率控制和信道质量测试，可以作为物理层的附加工具来支持小区规划和部署以及频谱的有效使用。当用户数增加时，运营商通过扇形化和小区分裂来重新分配频谱。
③实现了更好的QoS
无线局域网IEEE802.11协议在MAC层中定义了两种访问方式：分布式协调方式（DCF）和点协调方式（PCF），虽然这两种方式的QoS正处在不断完善过程中，但仍具有一定的局限性。IEEE802.16协议的MAC层提供了面向连接的传送机制，采用自修正的宽带请求/准许机制，单独轮询请求带宽，或从已经分配的带宽中调整新应用需要的带宽来保障实时语音和视频应用要求的最低延时，并根据不同的QoS要求传送和调度物理层数据。基本每条MAC层消息头都携带了业务参数来体现不同应用的QoS要求，能支持固定比特率、实时流、非实时流和尽力而为4个类型的业务参数。以目前802.11的现有技术，很难达到与802.16相当的QoS。
（3）节约网络建设成本
为更好地为校园读者提供电子资源的服务，必须拓展校园网络覆盖范围。若扩建有线网络，高校要购买路由器、交换机等设备。若建立无线局域网，则要在交换机等设备的基础上购置无线AP、无线路由器等。这些设备的价格都比较昂贵，尤其是网络核心数据交换设备价格都在数万元以上，面积越大所需要的设备就越多，同时日后还需要一定的资金维护网络。而在无线城域网下，整个网络主要是由政府部门或无线网络运营商建设完成的，高校只需要花费很少的人力物力，甚至零成本就可以扩充现有网络，给更多的用户带来便利。
802.16需在城市的多个高大建筑物上建立基站，基站间采用全双工、宽带通信方式工作，每个基站接入用户数大大多于802.11，基站发送功率高达100千瓦，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，信道带宽在L5～20MHz（可调整），传输速率高达70Mbps。
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