基于WiMAX技術的校園網(wǎng)絡平臺設計與實現(xiàn)
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圖中CPE(Customer Premise Equipment)即用戶終端設備，是專門用來接收WiMAX信號的無線終端接入設備；POE(Power Over Ethemet)指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎結構不作改動的條件下，既可為客戶提供基于IP終端傳輸數(shù)據(jù)信號，同時還可為便攜式設備提供直流供電技術。虛線框中采用高優(yōu)先級QoS(網(wǎng)絡服務質(zhì)量)保證的CPE+AG業(yè)務，客觀上也擴展了移動網(wǎng)絡的覆蓋范圍；CPE的另一個優(yōu)勢在于同時也充當校園內(nèi)各樓宇與中心基站的中繼放大器，在放大電磁波功率的同時不增加噪聲功率。校園無線WiMAX接入以太網(wǎng)的核心內(nèi)容是采用PHY作為空中接口規(guī)范，利用網(wǎng)關屏蔽下層網(wǎng)絡，從核心網(wǎng)收取數(shù)據(jù)傳輸給各個用戶站的基于以太阿協(xié)議的用戶，或者從用戶站的以太網(wǎng)用戶向遠端用戶發(fā)送信息請求。WiMAX基站系統(tǒng)的網(wǎng)絡層主要與兩個模塊進行數(shù)據(jù)交換：一個是Ethemet接收模塊；另一個是WiMAX系統(tǒng)的符合IEEE802．16e協(xié)議的MAC層。從Ethemet口接收的數(shù)據(jù)基本都是以太網(wǎng)幀，包括IP包和ARP包，這些包必須通過網(wǎng)絡層對其進行協(xié)議識別和處理。校園內(nèi)各樓宇內(nèi)的CPE作為無線分支基站實現(xiàn)對大樓內(nèi)的AP終端中繼控制。同時，在數(shù)據(jù)傳輸鏈路層中加入，ARQ機制，并且根據(jù)WiMAX協(xié)議提供實現(xiàn)自適應天線陣(AAS)、MIMO和STC增強型天線技術的途徑，用以減少網(wǎng)絡層的信息差錯，消除NLOS(蜂窩網(wǎng)絡非視線傳輸)造成的深衰減，大幅提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務吞吐量。另外，大樓的另一項關鍵技術是在WiMAX網(wǎng)絡布局過程中，為防止無線網(wǎng)絡正常運行中所發(fā)生的各種意外，總基站的服務器與大樓內(nèi)的關鍵設備還必須配置UPS電源，以保證校園WiMAX網(wǎng)絡的正常持續(xù)地運行。
5 校園樓宇內(nèi)WiMAX網(wǎng)絡系統(tǒng)結構
校園WiMAX骨干網(wǎng)主要的覆蓋范圍為校內(nèi)的固定學習場所，在這些場合中主要解決AP的覆蓋范圍和AP的容量兩大問題。同時，頻率規(guī)劃也是WiMAX網(wǎng)絡設計的重要內(nèi)容，經(jīng)過對視距傳播頻段與非視距傳播頻段，綜合考慮設計中的WiMAX采用OFDMA正交頻分多址多載波調(diào)制技術來提高非視距傳播下的網(wǎng)絡系統(tǒng)性能。基于OFDMA的骨干網(wǎng)系統(tǒng)，采用TDMA(時分多址)子信道來區(qū)分用戶，采用同頻組網(wǎng)可以有效地避免使用相同頻率的小區(qū)之間的嚴重干擾，降低網(wǎng)絡干擾，提高系統(tǒng)容量，增強鏈路的校驗強度。在合理地分析各AP的容量與覆蓋面后，還需考慮信號衰減因素，適當增加AP個數(shù)來減少數(shù)據(jù)覆蓋盲區(qū)。圖2為本設計的“二層交換機+多個IAD接入”WiMAX網(wǎng)絡系統(tǒng)在教學樓中的應用。本文引用地址：http://www.bjwjmy.cn/article/159378.htm
如圖2所示，根據(jù)IAD(集成接入設備)的具體配置可以針對VLAN進行具體劃分，IAD通過FRAD(幀中繼接入設備)與IPPBX(專用集成交換機)設備相連，進而實現(xiàn)6～36等多種規(guī)格的POTS接口以及多路可保證業(yè)務由縣級的移動上網(wǎng)業(yè)務。該接入方式可以同時滿足用戶的VoIP語音和數(shù)據(jù)上網(wǎng)的需求，在樓宇內(nèi)的WiMAX網(wǎng)絡結構布局中，還可以考慮將WiMAX與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡相結合的方式，比如采用緊耦合的模式與WiFi、3G網(wǎng)絡組網(wǎng)。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡對移動性管理的支持，無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流需經(jīng)過現(xiàn)有網(wǎng)絡的核心網(wǎng)和RNC，同時共享AAA服務器，減少切換時延，保證無線網(wǎng)絡的無縫連接。
6 室外分布式無線傳感網(wǎng)絡組建
校園室外網(wǎng)絡具有如下特點：節(jié)點頻繁快速移動，傳輸信息量大，實時性要求高，系統(tǒng)并不注重網(wǎng)絡初始化時間，而是更多關注于系統(tǒng)運行期間數(shù)據(jù)的可靠性和實時性。這樣的環(huán)境恰恰是WiMAX應用的短處，由于WiMAX對于節(jié)點頻繁快速移動的弱支持，必須采用另外的技術來彌補該缺陷。因此，室外無線網(wǎng)絡可采甩自組織的無線傳感網(wǎng)絡模式。AP數(shù)據(jù)收發(fā)器采用CC1110無線傳感模塊，通過無線傳感網(wǎng)絡與ARM服務器基站進行數(shù)據(jù)的收發(fā)操作，接收基站對無線傳感節(jié)點的命令，控制或者調(diào)節(jié)傳感節(jié)點的無線收發(fā)行為，保證校園傳感環(huán)境下的網(wǎng)絡暢通運行，體現(xiàn)覆蓋范圍最大化的覆蓋原則來保證校園用戶需求。
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