移动宽带无线接入技术标准802.20简介

摘要介绍了移动宽带无线接入技术标准IEEE802.20的进展状况，分析了其性能特点和系统的协议栈，并比较分析了802.20与802.16e、3G的互补竞争关系。

一、无线通信技术标准简介

无线通信，由于不受时间和空间的限制，可以随时随地接入网络，消除了布网的麻烦。相对于有线宽带接入网络的容量而言，支持移动的无线媒质的容量具有更好的特性。

现有的全球主要无线通信标准如图1所示。

图1 全球主要无线网络标准[1]

按标准制定机构划分，主要分为美国IEEE.802系列、欧洲ETSI系列、3GPP、3GPP2等；按网络的覆盖范围划分，大致分为WPAN、WLAN和WMAN等。

在IEEE802标准系列内，目前包括用于短距离无线接入的IEEE802.11（称为Wi-Fi或者WLAN）系列、用于固定宽带无线接入（FBWA）的IEEE 802.16系列（称为Wider-Fi或WinMAX）和完全应用于移动宽带无线接入（MBWA）的IEEE802.20（又称为Mobile-Fi）系列[2]。

IEEE 802.20标准专门为基于IP的移动宽带无线接入技术而制定，它结合其它移动数据通信技术标准（如GPRS、3G等），将形成移动宽带无线接入比较完整的标准体系结构[3][4]。

MBWA小组主席Klerer说：“工作组的目标是建立可支持20毫秒以下低时延、实时流传输、无处不在的数据无线网络”。这种网络主要解决当前无线通信标准离“5 W”（即任何人在任何地点任何时间可以与任何人进行任何通信）的梦想还有相当的距离的问题。

二、802.20标准

1.标准进展

2002年3月根据Ciseo、Flarion、I-IP和Nextel等厂商提出的建议，IEEE协会决定在IEEE 802.16工作组内成立专门的移动宽带无线接入（MBWA）研究小组；2002年7月，形成IEEE802.16和MBWA两个独立的工作组，并达成协议，各自针对不同的市场，同时MBWA工作组执行委员会研究小组（ECSG）成立；2002年11月，IEEE802.20和IEEE802.16e工作组宣告成立。该工作组的目标是：规范工作于低于3.5 GHz的许可频段的移动宽带无线接入（MBWA）系统物理层和MAC层的互操作性。此系统基于IP技术，单用户峰值数据传输速率超过1 Mbit/s，系统支持在城域网环境下终端移动速度高达250km/h的移动通信，并且在频谱效率、用户端持续数据传输速率、用户容量等方面比当前移动系统都有明显优势。

IEEE802.20的空中接口将提供基于最优化的高速IP技术的无线数据服务，并提供给用户便捷的移动终端设备。

IEEE802.20提供类似于Cable和DSL等有线通信中“一直在线”的应用模式，自动实现移动终端与基站的连接。在语音服务方面，应用VoIP技术提供有QoS保障的语音服务，并支持广播和组播通信。

IEEE802.20的第11次会议于2004年11月15～18日在美国的圣安东尼奥召开。本次大会，主要讨论了IEEE802.20的信道模型、评估标准等；由于分歧较大，原计划这次会议截稿的信道模型和评估标准难以达成一致，最后工作组修改了日程表，将信道模型和评估标准的截稿时间定在下次中期会议或再下次的IEEE802的全会[6]。

2.802.20的系统预期性能指标

IEEE802.20系统的预期技术指标如表1所示。

表1

3.802.20的协议栈

（1）802.20的标准协议模型

IEEE802.20的标准协议模型如图2所示[1]。

图2 802.20（MBWA）标准协议模型[1]

802.20协议模型，主要分为数据链路层和物理层两个功能层。

数据链路层由MAC子层和MAC管理子层组成，主要负责获取移动终端接入空中的资源。MAC子层负责对数据进行正确组帧，同时也负责对空中资源接入发出申请命令。MAC管理子层负责提供MAC层参数和对MAC层监视参数的提取；该信息可用作网络管理。

物理层由物理汇聚子层、物理媒体子层和物理管理子层组成。物理媒体子层负责提供比特传输；汇聚子层主要实现比特流和信元流之间的转换；管理子层负责提供物理层参数的定义，获取用于网络管理的一些监视参数。

（2）基于IP的802.20协议栈

图3示出的是基于IP的802.20协议栈。

图3 基于IP的802.20（MBWA）协议栈[1]

可见，该系统在数据优化上具有下列优势：

①基于IP的设计。将现有的IP网络简单地扩展到无线终端，形成移动的、无处不在的网络接入，透明地支持基于各种网络的应用业务。

②使用标准的IP网络部件，无需额外增加网络设备。

③以数据为中心的物理层和MAC层，具有高吞吐量和最小冗余和能够利用新技术的特点。

802.20在MAC层上可以同时传输数据、语音和视频，并定义了不同的QoS级别。802.20的MAC层不仅具有网络的基本功能，而且还具有独立控制一些建立信道的分组包的能力，并能通过定义双向原语（MAC层与物理层）来触发切换，同时还定义了定时参数和允许原语的时延。

此外，为了支持网络层的移动性，MBWA系统引入了IPv6技术。在网络控制的切换中，网络决定移动节点的连接点；在移动节点控制的切换中，网络决定了新的连接点，并与该点建立连接。MBWA采用了移动节点控制的切换方式。

三、802.20与802.16e、3G的关系

802.16e技术为移动性要求不高的用户提供高速、有效的对称数据传输。802.20在保持较高数据传输速率的同时，能够满足用户更高的移动性要求。3G的数据传输速率比较低，但能够满足用户的全球移动性要求。

表2示出802.16e、802.20和3G的主要技术比较[6]。

表2

从上表可以看出，802.20与3G及802.16e相比，技术性能更有优势。

表3又分别从网络用户特点、服务提供商和技术特点3个方面对802.16e、802.20和3G做了分析和比较[7]。

表3

从技术上讲，802.20是3G和802.16e的一个补充[7]，至于是否能取代二者的地位，前景并不明朗。从经济可行性考虑，目前移动运营商已经在移动通信系统投入巨资（包括购买牌照、设备和部署网络等），不可能放弃现有投资而进入制定阶段，某些具体细节需要工作组与其它一些标重新部署新的网络。从标准的制定情况看，802.20和802.16e目前正处于准组织协商阶段，技术标准还未通过。

四、结束语

802.20将提供一个基于IP的全移动网络，提供高速移动数据接入。其目标是在高速列车行使环境下（时速达250km/h），仍能向每个用户提供高达1Mbit/s的接入速率，并具有永远在线的特点[3]。向用户提供的服务包括浏览网页、E-mail、没有大小限制的文件的上传和下载、流媒体、IP多播、远程信息处理、定位服务、VPN（虚拟专网）连接、即时消息和多人在线的游戏。802.20还将利用VoIP技术向用户提供话音服务。

802.20的业务定位同Beyond3G相似。它的空中接口专门针对传送IP而设计，从而具有很高的频谱利用率，非常适应分组数据业务突发性的特点。

802.20的出现也是顺应了未来整个网络向全IP网络过渡的这种趋势，它将有广阔的市场前景。

参考文献

[1]谢新梅.“IEEE802.20宽带无线接入技术”；电信交换，2004年第4期，p20-25；

[2]陈如明.“Wi-Fi、WinMAX（Wider-Fi）、MBS（Mobile-Fi）与3G的相互关系”；当代通信；

[3]IEEE802.20 PD-03.Mobile Broadband Wireless Access Systems[S]；

[4]IEEE802.20 PD-04.Introduction to IEEE802.20 Technical and Procedural Origentation[S]；

[5]何雪云，周克琴.“移动宽带无线接入标准802.16e和802.20的介绍与比较”；pp30-36；

[6]贺鹏.“IEEE802.16第34次会议及IEEE802.20第11次会议简结”；电信网技术，2005年第3期；p31-32；

[7]石钊，范衷礼.“移动宽带无线接入技术（MBWA）前瞻”；Telecom快讯