一、概述
无线城域网络（WMAN，Wireless Metropolitan Area Networks）与无线局域网络（WLAN）相同，它们的概念都是源于计算机网络。依据GB/T 2900.96《电工术语 计算机网络技术》中的定义，城域网络（MAN）是指连接于同一个都市里的局域网络的网络。而局域网络（LAN）的定义是：位于用户处所有线地理区域内的计算机网络。显然，无线城域网络（WMAN）应是指：数据的传输不使用导线的城域网络。城域网络（MAN）中定义的区域为“都市”，可理解为传统通信网络中的本地网络。
而现在人们常说的无线城域网络（WMAN），多是指以宽带无线接入技术（BWA，Broadband Wireless Access）为基础的宽带无线城域网络（BWMAN），可实现固定终端用户和移动终端用户的宽带业务接入。
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1、WMAN 与WiMAX
WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）是指成立于2001年6月的专门论坛。该论坛是以宽带无线接入技术（BWA）的设备生产商、部件供应商和应用服务商共同组建的非盈利组织，类似于WLAN技术的推广组织Wi-Fi联盟（WFA）。该论坛旨在对基于IEEE802.16标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证。WiMAX的目标在于通过确保宽带无线接入设备之间的兼容和互操作性，促进基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入网络的市场化和大规模部署。现在，WiMAX已成为IEEE 802.16标准的别称，在WiMAX论坛的推动下，基于IEEE 802.16标准的WiMAX产品可快速进入市场。由于采用了WiMAX的技术（它也制定相应的规范），WiMAX技术具有投资少、建设快、传输速率高等一系列优点，WiMAX技术理论上可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭最后一公里接入、热点覆盖、移动宽带接入等所有宽带接入市场。如同Wi-Fi对WLAN市场产生了巨大影响一样，WiMAX极大地推动了无线宽带接入（BWA）市场的增长。
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另外，基于IEEE 802.16e的WiMAX论坛制定的相关规范，在2007年被ITU接收认可，补充为IMT-2000的无线传输技术（RTT）的一种，也被ITU称为无线城域网络（WMAN）。
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2、WMAN 与IEEE 802.16
WMAN的BWA技术是基于IEEE 802.16系列标准。IEEE在1999年成立了IEEE 802.16工作组，来专门研究宽带固定无线接入技术规范，目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。IEEE 802.16工作组的出现大大地推动了宽带无线接入技术在全球的发展。
IEEE 802.16工作组从2002年4月8日正式发布第1个标准IEEE 802.16-2001（固定宽带无线接入（FBWA），工作在10~66 GHz频段，是属于视距（LOS）传播频段）；陆续发布了IEEE 802.16a-2003（FBWA，工作在2~11 GHz频段，是属于非视距（NLOS）传播频段）、IEEE 802.16d（FBWA，工作在2~66 GHz频段，整合于IEEE 802.16-2001和IEEE 802.16a-2003，后又被命名为IEEE 802.16-2004）。上述这些标准都属于固定宽带无线接入（FBWA），直到2005年又发布了IEEE 802.16e-2005，是工作在2~6 GHz频段支持移动性的宽带无线接入空中接口标准，其目的是为了实现既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案。后续IEEE 802.16由发布了一系列BWA（包括固定和移动性接入）的演进标准，包括高级空中接口、更高可靠性网络等等。
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二、WMAN的体系结构
无线城域网络（WMAN）技术主要是基于IEEE 802.16e及相关系列标准的宽带无线接入技术（BWA），IEEE 802.16e主要规定的是系统的空中接口规范，即网络的媒体访问控制（MAC）和物理层（PHY）规范。IEEE 802.16e是在IEEE 802.16d基础上的标准演进，因此，WMAN可同时提供固定终端用户和移动终端用户的宽带业务的接入。对于宽带无线接入技术（BWA）主要是指宽带无线多媒体系统（BWM），该系统是指同时支持通信、广播业务传输的BWA技术。
1、参考模型
WMAN的参考模型架构如下图1所示。物理层（PHY）提供无线链路信号的发送、接收和管理。具体包括数据的编码/解码、交织/解交织、调制/解调、映射/解映射等处理，并按照指定帧格式在RF载频上发送和接收。MAC又分为三个子层，从下至上为：安全子层（SES）、公共部分子层（CPS）和网络适配子层（NAS）。MAC提供上层数据到PHY的传递和无线链路的管理，NAS子层提供外部网络数据到MAC的映射。CPS提供MAC的核心功能，包括系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护。SES子层提供三元接入鉴别与授权（TAAA，Tri-element Access Authentication and Authorization）安全能力，包括TAAA的安全能力协商、TAAA鉴别、TAAA单播通信密钥管理、TAAA组播通信密钥管理和TAAA数据加解密功能
图2-1：WMAN的参考模型架构
2、WMAN的端到端的网络架构
IEEE 802.16为WMAN定义了端到端的网络架构，如下图2-2所示。该架构大体上把WMAN分为终端、接入服务网络（ASN）和连接服务网络（CSN）。WMAN终端包括固定终端、移动终端和便携终端，统称为用户站（SS，Subscriber Station）。
图2-2：WMAN的端到端的网络架构
接入服务网络（ASN，Access Serving Network）为WMAN的终端用户提供无线接入的一整套网络功能集合，由一个或多个基站（BS）、一个或多个ASN网关组成。一个ASN可以由一个或多个CSN共享。其ASN主要功能详见下表2-2；其中BS的主要功能为WMAN的终端用户提供空中接口；ASN网关则用于ASN内第二层业务汇聚点。连接服务网络（CSN，Connectivity Serving Network）为WMAN的终端用户提供IP连接服务的一整套网络功能集合，其主要功能也列在下表2-2中。
表2-2：接入服务网络（ASN）和连接服务网络（CSN）的功能
三、WMAN的物理层技术
为了更好地使用带宽，IEEE 802.16支持时分双工（TDD）和频分双工（FDD）模式。IEEE 802.16标准中主要规定了两种工作方式：单载波和正交频分复用（OFDM）。固定无线接入（IEEE 802.16d）可使用的射频频率范围为10~66 GHz；移动无线接入（IEEE 802.16e）可使用的射频频率范围为2~11 GHz。
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四、WMAN的应用
由于WMAN网络技术的特点，如既可支持固定终端接入由可支持移动性用户终端接入、可供选用的射频频率范围较宽、在城域范围内可实现50 km无线信号的传输距离、可提供的接入速度达70 Mb/s等，因此，WMAN网络可组成各种应用网络，WMAN理论上可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭最后一公里接入、热点覆盖、移动宽带接入等所有宽带接入市场。
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