0前言

    IEEE802.16协议是IEEE(国际电器与电子工程师协会)制定的关于无线城域网空中接口规范的协议标准。该标准由IEEE协会下的IEEE802工作组制定，目前，该工作组制定的相关标准主要涉及到802.11(WLAN)、802.15(WPAN)、802.16(WMAN)、802.20(WBAN)等方面。其中，802.16标准着眼于在城域网中提供高性能的、工作于2GHz～66GHz频段来解决”最后一公里”问题的无线接入技术。在2003年发布的IEEE802.16a标准的基础上，该工作组于2004年通过了IEEE802.16d协议标准。IEEE802.16d定义了以下几方面内容：三种物理层模式（单载波、OFDM和OFDMA）、MAC层的三个子层（特定服务汇聚子层、公共部分子层和安全子层）、两种网络拓扑结构（PMP和Mesh）。

    1Mesh模式及其帧结构

    1.1Mesh模式的特点

    在IEEE802.16d定义中，网络拓扑结构一般采用PMP(点到多点)方式，此时，网络系统只能在BS与SS之间进行数据的通信，如果要达到更远的覆盖距离就必然要牺牲数据传输速率，降低吞吐量。为了能够在保证网络吞吐量，保证网络有效利用率的基础上最大限度地扩大无线网络的覆盖范围，IEEE802.16d定义了Mesh拓扑结构。相对于PMP模式，Mesh模式有以下几个特点：

    （1）Mesh模式与PMP模式最大的不同点在于，不仅BS与SS之间能够直接通信，并且SS之间也可以通过多跳的方式实现多点到多点的无线连接。此时，由于邻近节点之间距离相对较短，数据的传输速率相对于BS和较远SS之间的直接通信有很大提升，具有较大的吞吐量。Mesh模式更容易扩大无线网络的覆盖范围，同时缓解传输速率与覆盖范围的矛盾。

    （2）Mesh模式只支持时分双工(TDD)方式，没有明确的、独立的上下行链路子帧，从而使得各个站之间可以与网络中其他站建立直接的通信链路。

    1.2Mesh模式下的帧结构

    Mesh模式下的帧包括控制子帧和数据子帧两个部分。控制子帧完成网络控制和调度控制，因此，控制子帧又分为网络控制子帧和调度控制子帧两种。

    网络控制子帧通过发送MSH-ENTRY(网络接入)消息和MSH-NCFG(网络配置)消息来使得不同系统之间能够协调一致工作。MSH-ENTRY消息提供了新节点接入网络同步和初始化的方法；MSH-NCFG消息则提供了不同系统节点之间进行通信的一些参数。在调度控制子帧中，Network Description IE中MSH-DSCH-NUM参数定义分配给MSH-DSCH消息的时隙单位数量。前（MSH-CTRL-LENMSH-DSCH-NUM）个时隙单位用于发送MSH-CSCH消息，其余的用于发送MSH-DSCH消息。

    数据子帧被分为256个微时隙单位，而控制子帧可分为多个时隙单位，其数量由MSH-NCFG消息中的Network Description IE中的MSH-CTRL-LEN参数来决定。每个控制子帧中包含了(时隙×时隙数量×7)个OFDM符号，控制子帧发送信息都采用QPSK1/2调制编码。协议中定义了网络控制子帧中第一个时隙单位必须用来发送网络接入消息，剩下（MSH-CTRL-LEN-1）个时隙单位用来发送网络配置消息。Mesh模式下的帧结构如图1所示。

    图1Mesh模式下的帧结构

    2Mesh模式下调度机制分析

    IEEE802.16d标准定义了Mesh模式下的两种调度方式：集中式调度和分布式调度。