多跳网络技术在WiMAX网络中的应用

1.2 lEEE802.16j中继模式

IEEE 802.16j吼际准是移动多跳中继MMR(MobileMulti-hop Relay),系统规范，通过在基站信号弱的地区布建成本相对低的中继站RS(Relay Station)作为网络拓展。主要用于扩大网络覆盖范围、提高系统吞吐量和容量等用途，其网络亦被称为MMR(Mobile Multi-hop Relay)网络。标准预计于2008年发布，它是对IEEE 802.16e标准的增补，将会完全兼容IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16e。

在MMR网络中，用户除了可以直接与基站联系外，还可以通过中继站转发基站发来的信号，且中继站还可以通过连接到其他中继站进行多跳转发。中继站具有双重角色，对于基站它类似是用户站；对于用户站它类似是基站。同IEEE 802.16e相比，在传播路径中增加了基站BS(Base Station)至中继站RS之间的中继路径(Relay Link)及中继站RS至用户站MS(Mobile Station)之间的的接入路径(Access Link)，使得网络成为多跳网络，且拓扑结构变得更加复杂，如图2所示。

使用中继的系统一般可以分为2类：解码-转发(decode-and-forward)式的系统、放大-转发(amplify-forward)式的系统。解码-转发系统中主要使用的是数字中继，这种中继节点本身有相对简单的协议，对接收信号进行解调和基带处理，将噪声和干扰尽可能处理掉，然后重新编码进行调制，生成发射信号。相反，在放大-转发系统中，中继收到信号后不做其他处理，直接对接收信号做简单的放大处理后直接发射，放大信号的同时，干扰和噪声也被放大。因此解码-转发中继系统会在下一代移动通信系统中大量运用，在MMR网络中也将大量应用。

从是否支持移动眭上分类，MMR网络主要使用3种中继站：固定、游牧和移动中继站，因而MMR网络的主要应用场景也基于这3个方面，如图3所示。固定中继可以对某一区域提供长期、稳定的覆盖，它既可以作为基站的补充，对小区边缘、建筑物内部、隧道或地下建筑进行覆盖，也可以为扩展小区范围所用，将基站信号延伸到小区外部；游牧中继站可以满足—些区域临时性或突然增加的通信需求，如在某些赛事的赛场通常会集中出现突发的大量话务或数据业务的需求，而且中继还可以协助将业务负载平衡到邻近的基站上；移动中继主要针对某些公众交通工具上的用户，由于是群体移动的，在经过不同的小区时可能产生大量的切换请求，大量用户分别进行链路调整会加重沿途基站的负担。如果通过中继接入网络，则需要切换和调整的仅为中继站与基站之间的链路，终端与中继之间的链路则相对稳定。

总之，在IEEE802.16j的MMR网络中，将上述3种类型的中继站布建于适当的位置，能够使信号避开不理想的传输路径，进而减少信号衰减，同时在转发信号时中继站再加强其功率，使用户所收到的信号质量大为改善。

IEEE802.16j标准在使用中继站方式时也面临许多挑战，例如在路由、调度机制、资源分配、功率控制、频率重利用、传输层协议、QoS(网络负载平衡和拥塞控制)、安全等方面都有许多需要考虑的问题。同时，IEEE 802.16j标准的制定必须在不修改用户端标准的情况下实现，也是目前工作的难点。

2 、2种多跳网络技术的比较和联系

无线Mesh网络又称为无线网状网，它起源于Ad hoe(无线自组织)网络。但Ad hoc网络主要应用于军事通信，而民用领域中需要开发出一种无线多跳网络技术，无线Mesh网络技术应运而生，并于2000年开始应用于接入网。由于同Ad hoc一样是采用点到点的联网形成一个分布式的系统，所以Mesh网络拥有Ad hoc网络的所有优点，如自我配置和自我修复功能。但它一般不作为一个独立的网络形态存在，而是因特网核心网的无线延伸。该技术于2004年被IEEE802.16标准组所接纳，即802.16d的Mesh模式。

IEEE802.16j中使用的移动多跳中继技术，可以使IEEE802.16e提升传输速度，扩展覆盖范围，进而达到覆盖区内客户端可以获得—致传输速度(uniformdata rate)的特性。这项特性很有可能符合未来4G移动通信技术所要求的目标，而IEEE 802.16 MMR SG是目前唯一把此技术纳入标准的机构，因此吸引了许多厂商进入参与制定，成为802.16标准在技术方面的一个新的方向。