基于wimax無線傳輸的研究畢業設計-資料下載頁

【導讀】管理的有關規定，同意參加畢業設計（論文）答辯。文）答辯委員會（小組）做出如下決議。WiMax作為新興的寬帶無線接入技術，具有覆蓋范圍廣、傳輸帶寬大的特點，已經成為電信業普遍關注的熱點。接入，可支持車載高速移動終端。事實上，包括移動、網通在內的中國四。大電信運營商都在對WiMax進行測試。因此，WiMax無線接入系統的組網。問題將成為一個重要的課題。研究了基于OFDM技術的WiMax小區規劃，給出了各種。耦合和松耦合兩種方法，并就基于IPv6的WiMax核心網機制進行了闡述；最后對基站的無線互聯方案進行了探討。設計出了災害現場WiMax端網絡。組建方案和在校園無線網中的接入方案。換方式，介紹了其切換機制，并給出了其切換流程圖和主要切換步驟。后分析了WiMax在四種應用模式下的前景。

　　

【正文】 ，迅速組建綜合通信平臺，上傳視頻圖像信息，接受各級指揮中心的指揮調度，并且可與各種網絡平臺對接，進行高速的海量數據交換傳輸，支持各種文件格式的遠距離傳輸。因此，災害現場 WiMax 端網絡由三個分系統組成：視頻信息采集分系 統、指揮調度分系統和文件傳輸分系統。下面就前二者加以詳細描述。 ⑴ 視頻信息采集分系統 系統組成：在視頻圖像的傳輸中，經常遇到地形條件復雜或監控地點隨時變化的使用場合。傳統的點對點傳輸方式已無法滿足使用要求，為了解決這一問題，一般由現場攝像發射機、便攜中繼、固定中繼、控制中心四大部分組成。系統框圖 如圖 210，還 可駁接各種傳感器，遙控遙測等相關數據回傳數據控制中心。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 23 圖 210 數據采集系 統框圖 系統功能：前端的視頻圖像采集可以是可見光，也可以根據客戶的選擇，加 配紅外／微光采集功能。視頻采集與前端數據發射連為一體，重量輕，可隨時機動，適應各種地質環境和氣象條件。 目前中國使用的現場指揮系統主要是軍轉民品，視音頻壓縮編碼采用MPEG2/4或專有算法，具有畫質清晰、色彩亮麗、圖像流暢的特點，實時傳輸 DVD 畫質數字圖像、高保真立體聲語音及用戶數據的能力。采用嵌入式處理技術，可使系統接人網絡，實現軟件解碼解壓并顯示存儲。整套系統具有體積小、功耗低、抗干擾能力強、實時性能好等顯著優點，適應礦山、石油北工、電力、公安、武警、邊防、碼頭、交通、倉庫、學校等各類地點進行監 控監測、搶險救災，實現多點數據采集，無線寬帶回傳遙測遙控數據或視頻圖像。既可與現場指揮車結合，也可臨時移放至災害現場的某一制高點，在 5分鐘之內完成網絡調試，廣泛應用在室外應急現場的保衛、移動監控、移動指揮活動中，如公安刑偵、智能交通、火災現場、森林防火、各種監控、警戒保衛、軍事演習、武裝偵察、緊急救援等任務。可在任何地點方便的接人網絡：基層辦公網絡、光纖骨干傳輸網絡或衛星通信網絡。 ⑵ 指揮調度分系統 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 24 一個良好的應急指揮通信系統，離不開無線指揮調度分系統的支持。無線寬帶技術 使得現在指揮調度系統做到了大容量、高可靠、呼叫快、接口全、好管理、易維護，在硬件配置、軟件平臺等方面，都有良好的功能。是商務、商業、公安、保安應用領域關鍵性作業中一線人員的理想通訊工具，而其 350M 產品更是為中國公安系統量身訂做，完全符合 CPS 中國公安編號方案，出色的性能更是滿足了公安的需求，可以滿足各種應急指揮調度的需要。 系統構成：包括信道控制器、基站控制器、節點控制器、綜合復用交換機。 信道控制器自身配備了 2M 的存儲空間，可以將 50個 PFIX 共 40萬用戶信息全部存放到信道控制器中，這樣信道控制 器就能夠對用戶的各種呼叫請求進行鑒權，提高呼叫處理速度和整體性能。每個信道控制器在系統的網絡內部都有自身的 IP 地址（與外網隔離）。利用 IP 連接更加靈活、方便，網絡通訊速度快，保證大流量業務的穩定傳輸。裝有大型分布式數據庫，運行節點服務器控制軟件，統一控制用戶跨網呼叫、數據聯網和語音交換。多級鑒權，安全性高。節點控制器以 IP 的形式與節點綜合復用交換機連接。處理數據迅速，支持多客戶端同時訪問。會議能力 30方 x2，同時可召開 30個會議，一個會議最多可以有 30方成員，還可擴至 30方 x6。 系統功能：具有虛擬專網 VPN、短信故障報警及短信運行狀況報告、語音提示、故障弱化、主從組、優先組、 GSM 常規聯網等功能。其特點是：自帶無線鏈路，無需額外的專用鏈路設備，節省費用；撥號簡單，易于掌握和使用；施工架設方便，選址靈活；功能較為完備。基站技術指標詳見表 21。 表 21基站技術指標 CPU 32位 ARM處理器 存儲器 2M 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 25 系統時鐘（主頻） 50MHz 網絡速度 100M 用戶鑒權 信道即可鑒權 用戶資料 50個 PFIX 共 40萬用戶 RAM 16M 遠程維護 支持 指揮調度功能包括單呼、群（組）呼、廣播呼、系統全呼、緊急呼叫、優先呼叫、跨站組呼、轉移呼叫、有 /無線呼叫、信道開放等。 WiMax在校園無線網中的接入方案 ⑴ 接入策略 從目前組網技術發展來看， IEEE802． 16／ WiMax 核心網組網的第一步是需要利用現有網絡。通過和現有網絡進行耦合 (松耦合和緊耦合 )，藉以滿足高速數據的傳輸要求，并實現網絡問的無縫切換。在松耦合方式下，直接利用現有網絡的認證、授權和計費服務器 (Authentication、Autllorization and Accounting， AAA)，使數據流并不經過現有網絡的核心網。這樣做的好處是對現有網絡改造較小，兩種網絡共享 AAA 服務器，同時能夠實現和現有網絡獨立運營，并且形成獨立的業務模式；但缺點是有較大的網間切換時延，不適合提供實時 }生業務。這種方式恰恰符合校園無線網的要求。具體拓撲連接如圖 211 所示。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 26 圖 211 WiMax 在校園 無線網中的接入拓撲圖 在校區本部和分校區 B 的 WiMax 無線校園網絡中，整個學校就是一個無線網絡教室。戶內外的學生可以方便地集中學習區域，如教室、湖 邊、小樹林等。學生可以比較便捷地結組討論，組織各種方式的學習。如果是在戶外，學生可以利用攜帶的筆記本電腦，隨時利用校園網的網絡資源進行學習，甚至可以參加學校范圍內的師生討論或者加入直播課堂的學習。如果各個校區都配置了 WiMax 無線網絡，整個學校就可以形成一個準移動的信息化學習環境。 ⑵ 基站互聯 在 IEEE802． 16／ WiMax 的組網過程中，基站的無線互聯是對傳統接河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 27 人的突破，它的關鍵是中心基站概念的提出。在組網時，只有中心基站才能接入 Inter；而其它基站 通過中心基站采用無線通信方式接人Inter，不能直接與 Inter 相連。各非中心基站的上行數據在中心基站處匯聚并發送到 Inter，而 Inter 將返回的所有下行業務數據合并發送到中心基站，再由中心基站向各個非中心基站轉發。該技術的引入克服了傳統接入方式的諸多缺點，如傳輸距離和位置的限制、成本過高、難于實現基站間的快速有效通信等。在圖 211 中， A 為中心基站，它通過有線鏈路與 IP 網相連，遠端基站 B 通過中心基站 A 與核心網相連。而在組網過程中為了擴展基站的覆蓋范圍，使網絡接人同一城市的其它校區 ，常采取多跳的中繼基站，中遠端基站 C 在負責校區 B 網絡通信的同時，通過基站 B 的中繼來接人 Inter。這時，中繼基站不僅要處理自己覆蓋校區的用戶接入，同時還要處理基站 C 的匯聚業務。 ⑶ 系統融合 在 WiMax 設備作為校園無線網接入方案過程中，目前還存在著與現有校園網系統相融合的問題，如無線接人的計費策略，端到端的安全方案，WiMax 設備和校園網系統統一操作維護等，這些問題在一定程度上影響了該方案現階段的可實施性。但從另一方面來說，這是目前無線、有線技術相融合過程 中必然會面臨的問題，也是 WiMax 這一新技術和現有成熟技術磨合，并逐步趨向實際應用的過程中必須要克服的障礙。 對 WiMax 寬帶無線接入技術作為校園無線網的接人策略進行了可行性分析。目前國內高校已有的網絡基礎，保證了 WiMax 作為校園無線網的接人方案在技術上是可行的。但是由于 WiMax 技術和設備都不夠成熟，因此在方案的可實施性上，存在著與現有校園網系統融合的問題。如何真正實現這兩種技術的完美結合，提供完整的、可實現的解決方案，隨著 WiMax技術和設備的不斷發展和成熟，相信在不久的將來必將給出完滿的答案，本文提 出的建設方案也將得到具體的實現。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 28 3 WiMax 的網絡切換管理 基于 IEEE 協議族的 WiMax 網絡將按照固定、游牧、移動的趨勢發展，其中 協議是面向全面移動性的。 對接口物理媒體控制層做了重大改進，并在媒體接入控制層增加了切換流程等新特性。本章 給出了 WiMax 的網絡系統結構，詳細描述了 WiMax 網絡系統結構中有關系統內和系統間兩種主要的切換方式，介紹了其切換機制，并給出了其切換流程圖和主要切換步驟 [5]。 WiMax 網絡結構概述 隨著 IEEE 標準的正式通過，無線城域網 (Wireless MAN)的發展進入到一個新階段，即全面支持移動性階段。為支持 6GHz 以下最高120km/h 的移動速度， 對物理層做了重大改進，并在媒體接入控制層增加了切換流程等新特性。從協議進展的歷程可以看出， WiMax 網絡的發展趨勢為固定 → 游牧 → 移動，并將最終成為全面支持移動性的網絡。WiMax 網絡具備支持漫游和移動業務的能力，其移動性管理對網絡結構產生了較大的影響，移動性管理主要是在整個服務網絡內有效的支持終端的漫游和移動，涉及位置管理和切換管理兩部分。其中切換 管理是在終端移動狀態下，保障激活業務的服務質量，將對 WiMax 網絡結構以及組網方式有著重要的影響 [8]。 WiMax 網絡系統結構 作為 WiMax 網絡的參考架構，整個網絡分成接入網 (WiMax_AN)和核心網 (WiMax_CSN)兩大部分， WiMax 網絡系統結構如圖 31 所示。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 29 圖 31 WiMax網絡系統結構 WiMax 網絡系統結構主要包括 WiMax 接入網 (WiMax_AN)和 WiMax 核心網 (WiMax_CSN)。 WiMax_AN 為 WiMax 用戶提供無線接入，主要包括基站、基站控制器、接入網關等功能實體 。WiMax_CSN 為 WiMax 用戶提供 IP 連接服務，包含很多功能實體，例如路由器、 AAA 代理 /服務器、用戶數據庫、互聯網關等。 WiMax 網絡的切換管理 切換管理是在終端移動狀態下，保障激活業務的服務質量。 WiMax 網絡系統的切換主要有系統內切換和 系統間的切換。 系統內切換 L2 的移動一般是指在同一個 ASN GW 下的移動，對于 L2 的移動性管理方案，主要支持 協議中規定的各種切換，描述 intraASN 切換(層 2 切換 )的觸發機制和切換流程，對于 intraASN 切換，采用了 R8 接口實現 區 間的通訊。切換場景主要參考圖 32 的網絡參考模型 [9]。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 30 圖 32 網絡參考模型 （ 1） 切換機制 在 OFDMA 系統中， MS 或 區 主要根據 CINR 來決定切換。為了獲得準確可靠的 CINR(Carrier to Interference plus Noise Ratio)值， MS 應該連續測量鄰區 區 信號并在一個給定的時間內計算出 CINR 平均值。在各種切換類型中，這種連續的 CINR 測量都是必須的。根據 協議規定，可以通過掃描請求和掃描響應消息使 MS 周期掃描鄰區 區 。 當 MS 在切換區時，應該通過掃描請求消息申 請進行周期掃描 (區 也可以主動要求 MS 進行周期掃描 )。通過掃描測量， MS 得到鄰區 區 的 CINR 和當前服務 區 (s區 )的 CINR 值進行比較從而決定是否發起切換 [10]。 （ 2） 切換流程 無論發起方是 區 還是 MS，目標 區 (t區 )的決策方既可以是 區 也可以是 MS： MS 經過掃描可能作出決定選取 t區 。MS 通過 MOBMSHOREQ 消息反饋測量結果給 s區 ，自己不能作決定 。然后 s區 作決策選取哪個 t區 ，如圖 33 所示 。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 31 圖 33 MS發起 MM_UnRegister：該消息從 Serving 區 發送到 ASN GW，告訴 ASN GW拆掉對應 MS 在 s區 上的業務流通道 (R6 隧道 )[11]。 MM_Register：該消息從 t區 發送到 ASN GW，告訴 ASN GW 對應的 MS業務流數據可以發送新的 s區 。 河南理工大學萬方科技學院畢業設計（論文） 32 系統間切換 跨 ASNGW 切換可采用以下兩種方式實現：基于標準 Mobile IP(簡稱MIP)方式和基于代理 MIP 方式。 （ 1） 基于 MIP 的切換 跨 ASNGW 的切換是由網絡側發起的，有兩種切換方式：基本 MIP 切換和 FMIP 快速切換。基于 MIP 的切換流程是標準的 MIP 流程。這種方式中， MIP 客戶端駐留在 MS 上， MS 實現 MIP 功能，而 ASNGW 承擔 FA 功能，其基本 MIP 切換流程如圖 34 所示 [12]。 圖 34 基本 MIP的 InterASN GW 切換 主要流程步驟： ① 切換的觸發條件發生 。②