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WiMAX面臨的挑戰及其解決手段

應用基礎 admin 2045℃ 0評論

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access,它是一種無線城域網技術其采用的國際標準是IEEE 802.16e,可完全用于移動通信。移動WiMAX正越來越多地引起移動行業相關各方的注意。這是因為它可望成功地作為潛在的4G技術之一,實現移動寬帶通信。WiMax為大眾市場采用無線寬帶服務提供了一條經濟的道路。關注WiMAX的不僅是移動運營商,同時也包括固網運營商,因為它能提供更多的服務內容。尤其是以下各方,對WiMAX會更為關注:


·         目前還沒有部署3G網絡的國家和地區,特別是亞洲的主要國家和地區,如印度、巴基斯坦和中國臺灣地區,以及東歐。


·         在第一輪3G牌照發放中未能獲得牌照的運營商(在全球800家移動運營商中,只有大約200家獲得了3G牌照)。


·         開發“混合方案”的現有3G運營商,如語音業務使用3G,大都市地區的數據業務使用WiMAX


 


WiMAX有以下優勢:


l         通過在正交頻分復用多址接入(OFDMA)和多輸入多輸出(MIMO)中使用WiMAX,可以提高可用頻譜的傳輸效率。這些技術還支持更強大、更有效資源管理功能,根據當前用戶應用要求,可以為一條數據流指配捆綁的多個子通道,保證希望的服務質量(QoS)水平。


l         與部署3G3.5G基礎設施相比,部署WiMAX網絡的成本相對較低。目前投資于標準的行業參與方的數量和規模也有利于WiMAX。盡管移動WiMAX技術仍處在生命周期的初期,但其發展和騰飛只是時間問題。


 


新技術帶來了新挑戰


 


IEEE 802.16e在完善和實施中面臨著許多挑戰,包括商業和技術風險管理,以及投資保護等等。通過下面的某些戰略,成功地實現3G3.5G網絡,可以解決商業風險和投資保護問題。但處理WiMAX的技術風險可能要額外注意,并要求“訂制的”方法,為什么呢?


 


首先,隨著數字RF技術加速轉向面向分組的網絡技術,如WiMAX,檢測分組碰撞和雜散信號的復雜程度大大提高。WiMAX服務可能會與異步運行的其它服務共享頻譜,因此很難檢測干擾,但檢測干擾對其正確運行至關重要。


 


此外,移動WiMAX架構把越來越多的“智能”轉移到網絡邊緣,這一趨勢始于UMTS-UTRAN規范。這使得基站比以前更加關鍵,不僅因為它提供網絡覆蓋,還因為它控制著各種關鍵流程,如動態無線資源管理。


R1接口中的IEEE 802.16e媒體訪問控制(MAC)協議體現了新型移動WiMAX基站設計中的復雜程度正在提高。圖1說明了這一級的網絡架構。MAC協議處理多項工作:它支持超高帶寬(全雙工)傳輸;它運行各種應用,包括數據服務及VoIP和其它基于IP的應用;它管理對恒定信息速率業務和突發業務的需求。當然,它必須能夠支持用戶應用要求的可變QoS等級。 在所有這些工作中,R1接口上的全面接入和查看能力無疑至關重要。這是保護控制基站和移動臺(MS/SS)之間互通的唯一途徑,對保持基站性能及調試MAC層功能至關重要。


 



 1 移動WiMAX網絡架構


 


  



 


2: 主要控制平面協議


但是,R1接口上的接入和查看能力既不簡單,也不明了,特別是在考慮接入空中接口時。如圖2所示,R3R6接口中的部分關鍵協議還沒有標準化。順便提一下,R6接口給開發人員帶來了另一個技術挑戰,他們需要測試BS,包括測試基站和接入網關(ASN-GW)之間的互通情況,以及測試QoS和流動性管理。



另一個挑戰是在IEEE 802.16e框架內的安全及其實現的考慮。設計人員對安全的需求正不斷提高,因為用戶需要。新的蜂窩標準中實現的安全解決方案的復雜程度正不斷提高。



空中接口(把基站連接到移動臺MS上的R1接口)使用加密功能,結合使用RSA公共密鑰和EAP加密算法。這種方案非常安全,很難破譯。R3接口(ASN連接到CSN)回程采用IP-Sec。這一工具很難破譯。這些技術對最終用戶是好消息,對開發人員卻是非常壞的消息。流程的破譯難度越高,其網絡的測試和調試難度也就越高。



當然,WiMAX技術需要輕松與其它技術互通,包括3G及其演變技術。這進一步提高了開發測試難度。



最后,對試圖運行吞吐量密集型應用的用戶,網絡經常需要為他們提供很高的數據速率。開發人員必須有一種手段,直到每個扇區最大的WiMAX基站吞吐量,保證數據捕獲和數據處理性能,其中上行為28 Mbps,下行為63 Mbps [1]



面對WiMAX挑戰的實用解決方案



在處理這些棘手的挑戰時,開發人員可以采取哪些措施,來直接面對WiMAX呢?



首先,工程師需要完善的測試儀表,能夠為WiMAX最終用戶產品迅速檢測、診斷和解決設計問題,包括消費電子、計算機和手持式設備。這一測試儀表必須能夠在OFDMOFDMA信號上執行頻譜和調制測量,其性能能夠捕獲間歇性事件或隨機事件。


WiMAX一致性測量和其它關鍵PHY層測量應包括:


·         誤差矢量幅度 (EVM)


·         功率譜密度 (PSD)


·         互補累積分布函數 (CCDF)


·         802.16e映射配置



此外,為測試基站及保證設備之間互通,從事WiMAX開發的領導廠商已經采用的方法之一是在基站設計中包括一個專用的測試端口。當然這必須從一開始就進行規劃。測試端口鏡像基站和SS/MS之間空中交換的業務,可以簡便地直接接入復雜的R1接口。可以把內容發送到無源協議監測設備上,監測設備接入和解碼MAC協議數據單元及MACPHY層之間傳送的所有消息。測試端口的價值在于,它最大限度地減少了對RF接口測試的需求及相關混亂。



當然,任何有效的測試或監測解決方案都必須能夠接入許多其它物理鏈路,包括R3 (ASN-GWASN-GW)R6接口 (ASNCSN)。此外,它必須能夠同時捕獲控制平面和用戶平面上的協議數據單元(PDU),解碼數據,最終以人可以閱讀的格式表示這些數據。


WiMAX網元測試/監測解決方案還應包括下列基本功能:


l         以時間同步的方式捕獲多個Rx接口 (R1, R3, R6等等)


l         實時解碼和離線解碼捕獲的業務


l         重組被分段的PDU


l         過濾協議消息和信息消息



如果測試/監測平臺將用于系統調試那么還需要多種先進功能:


l         自動在線關聯多個接口中屬于同一個呼叫/程序的所有消息(多接口呼叫追蹤)


l         在發生與過濾相符的指定條件時觸發采集


l         計算與協議消息、程序和凈荷有關的統計信息


l         生成通話內容記錄(CDR)



為解決本文前面討論的WiMAX安全實現問題,與測試有關的所有這些活動必須附以解密功能,以支持可靠高效的接入能力,實現設計檢驗和調試。



最后,工具應提供充足的數據捕獲和處理性能,能夠滿足WiMAX苛刻的吞吐量要求。



總結



移動WiMAX可望實現的高性能、靈活性和安全性大大提高了新標準在市場中成功實施的可能性。從運營商角度看,WiMAX提供了重要的新的商業機會,他們可以以富有經濟效益的方式為用戶提供更多的無線寬帶選項。


 


新技術的價格必須補償開發和部署過程中增加的復雜性,因此,工程設計團隊必須能夠更迅速地檢測、診斷和解決WiMAX設計錯誤,他們必須根據移動WiMAX標準在OFDMOFDMA信號上執行頻譜測量和調制測量。


泰克RSA3408A實時頻譜分析儀捕獲其它解決方案會漏掉的間歇性事件或隨機事件,使得工程設計團隊能夠更迅速地檢測、診斷和解決設計錯誤。實時頻譜分析儀與RSA-IQWIMAX解調軟件相結合,使得工程師能夠執行廣泛需要的時域、頻域和調制域測量,分解信號,發現異常事件,展開深入分析,在設計階段調試WiMAX設備。


 


WiMAX開發中,基站和ASN中協議實現的復雜性將進一步提高。與早期的協議相比,開發人員將遇到挑戰性更高的設計檢驗和調試過程。


 


泰克G35-WiMAX基于經過驗證的K1297-G35平臺,開發人員可以采用這一協議分析儀,監測及深入解碼R1R6接口。它可以協助進行功能、性能、一致性和互通測試,協助安裝基站。G35-WiMAX包括R3接口模擬、仿真和解碼功能。R3接口可以從R1R6再到R3接口,端到端關聯WiMAX ASN業務。這節約了大量的時間,因為可以迅速識別整個測試網絡內部的問題區域和根本原因。


 


通過把R1接口、多個MSSR6R3接口上的協議軌跡關聯起來,泰克WiMAX網絡和服務分析軟件(NSA)支持端到端業務分析功能。移動WiMAX多接口呼叫追蹤功能節約了調試時間和工作量,因為它可以隔離各個MSS。它可以保證在最嚴峻的負荷條件下捕獲全部數據。


 


網絡設備制造商和移動運營商目前正使用泰克這兩種解決方案和其他公司的RF測試設備,測試3GHSPA網元。這測試平臺能使制造商開發和部署移動WiMAX,加快了產品開發周期,降低了開發和集成成本。

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