WiMAX组网方案研究

无线互联方案的优势也是非常明显的。在用户预备或发生切换时，中心基站可以协助确定用户要切换到的目标基站，并保证用户切换前后业务状态的连续。下面介绍我们提出的两种组网方案供参考。

4.1星型网络拓扑结构

远端基站直接与中心基站无线连接，即经过一跳到达互联网；基站间通信采用5.8GHz频段，基站与用户间通信采用3.5GHz频段；每个基站服务区范围是5-7km，远端基站与中心基站间的距离可以为30-50km。网络拓扑如图8所示，中心基站直接与互联网相连并负责本小区的用户站接入；远端基站与中心基站无线连接并不直接与互联网相连。

图8 星型网络拓扑

这种方案的思想为中心基站将远端基站当作第一级用户站，将远端基站的用户站及本服务区域的用户站当作第二级用户站。5.8GHz频段覆盖范围与3.5GHz频段覆盖范围部分重叠，但互不干扰，如同两个单独的宽带无线接入系统。但要求基站间的传输距离比用户站与基站间的传输距离大得多。假定每个非中心小区使用相同的频段，如果设置为相邻小区，则必定相互干扰难以利用全部带宽资源，所以我们假设远端基站间的距离较远，足以消除同频干扰对每个小区可用带宽的影响，使远端基站到用户站的传输成为资源受限而非干扰受限系统。

这种方案的另外一种应用是在基站之间采用LMDS(本地多点分配业务)技术，在基站和用户终端之间采用IEEE802.16协议规范。这要求基站提供两套设备，一套供基站之间无线通信需要，另外一套供基站和用户站之间通信使用。

4.2多跳中继网络拓扑结构

图9所示为多跳中继方案下的基站互联结构，其中基站A作为中心基站通过有线链路与IP网相连，而远端基站C、D则需通过基站B的中继，然后再通过基站A来接入互联网。所有的基站都首先提供覆盖小区的用户接入，此外，基站B作为中继基站提供对远端基站C和D业务的汇聚，基站A则负责基站B-F的上下行数据调度。

图9 多跳中继网络拓扑

这里，对于远端基站C或D接入互联网的路径为：远端基站C或D具有动态选路能力，根据传播条件、基站负载等选择最佳中继基站和路径接入互联网。比如，基站C想通过基站B来转发，但获知基站B中继负载较重或基站C和基站B间信道条件较差的反馈后，可以选择更优基站G来进行中继，最后仍通过基站A接入互联网。

一旦远端基站C或D需要通过中继基站B实现与中心基站A的通信，那么面临的问题是基站B如何能同时与基站A和基站C、D通信。一种方式为：在中继基站B内设置两套收发设备，分别与中心基站A和下游的远端基站C及D进行通信。A-B或B-C基站间基于TDD双工模式，上下行都采用TDMA接入方式。

另外一种方式为：所有的基站仍都只采用一套收发设备，但采用Mesh组网机制，即中心基站A对所有远端基站进行统一调度，使得最终接入基站A的任意两基站间的通信在基站A的调度下不会干扰其他基站间通信。不同基站间通信采用IEEE802.16-2004定义的Mesh帧结构和通信信令，而基站与终端通信采用IEEE802.16-2004协议定义的PMP帧结构，Mesh帧结构和PMP帧结构之间采用时分复用机制。

这种方案的主要优点在于能够通过类似基站B、E的中继，使基站C、D能够覆盖到离中心IP网接入点较远的地区，从而达到扩展基站覆盖的目的。但是其缺陷也是非常明显的：

●基站A、B、E不仅要处理本小区的接入，还需要考虑其他基站的上行和下行链路数据中继，因此要承担较重的负载，尤其是直接与IP网络通信的基站A，对其处理能力及无线资源管理要求很高。

●基站A的集中协调同步过程将大大增加基站间数据传输延时，并且传输效率也将明显降低，这对于需要保证延时的通信是非常敏感的，QoS得不到保证。

●随着网络规模的扩大，基站间的路由配置也会增大。尽管基站的位置固定，路由选择也近似固定，但是一旦无线信道的条件突然变化时，远端基站就需要重新从多条可选路由中选择最佳路由，增大了系统处理的开销。

●中心基站覆盖的远端基站数目过多时，系统的动态资源分配也将变得异常复杂。此外，如何在全网范围内分配频段，使不同层次的基站能同时通信，也是需要深入研究的问题。

多跳方式虽然能使扩展覆盖范围变得相对简便，但是扩大覆盖范围不可避免地会引起安全问题，并且全网的配置、监控、计费等管理也会进一步复杂化。

5、结束语

从目前的无线通信系统发展来看，WiMAX在最近几年可以被移动或者固定运营商作为分组数据业务的补充网络，在第一阶段不支持用户终端的移动性。未来的IEEE802.16e标准对移动性将有较好的支持，可以单独组网实现全网覆盖，所以从技术的演进、支持用户移