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wimaxWiMAX is here
WiMAX is here
WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后,由于成本较低,将扩大宽带无线市场,改善企业与服务供应商的认知度。 WiMAX(微波存取全球互通)不仅在北美欧洲迅猛发展,而且这股热浪已经推进到亚洲

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概述编辑本段回目录

WiMAX又称为802·16无线城域网,是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖范围(可以覆盖25~30英里的范围),以及对3G可能构成的威胁,使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。

wimaxWiMAX 论坛
WiMAX 论坛
该技术以IEEE 802.16 的系列宽频无线标准为基础。一如当年对提升802.11使用率有功的Wi-Fi 联盟,WiMAX 也成立了论坛,将提高大众对宽频潜力的认识,并力促供应商解决设备兼容问题,借此加速WiMAX 技术的使用率,让WiMAX 技术成为业界使用IEEE 802.16 系列宽频无线设备的标准。虽然WiMAX 无法另辟新的市场﹙目前市面已有多种宽频无在线网方式﹚,但是有助于统一技术的规范,有了标准化的规范,就可以以量制价,降低成本,提高市场增长率。短期而言﹙2004年﹚,WiMAX 论坛将在年底之前,着手开发认证流程,为最后一步的产品测试预作准备。2005年左右,大型供应商将推出拥有WiMAX 认证的产品,多数产品的频率不超过11GHz.长期而言,WiMAX 将进步到可以支持最后一哩,回程、私人企业应用。2006/07 年左右,WiMAX 解决方案将内建于笔记本电脑,可直接进行客户端发送,递送真正的便携式无线宽频,不需外接的客户端设备(CPE)。

WiMAX是一项新兴技术,能够在比Wi-Fi更广阔的地域范围内提供“最后一公里”宽带连接性,由此支持企业客户享受T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。凭借其在任意地点的1~6英里覆盖范围(取决于多种因素),WiMAX将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。此外,凭借这种覆盖范围和高吞吐率,WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。

标准进展编辑本段回目录

1.IEEE802.16标准化现状

上世纪90年代,宽带无线接入技术快速的发展起来,但是一直没有统一的全球性标准。1999年,IEEE-SA成立了802.16工作组专门开发宽带固定无线技术标准,目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。为了促进这一目的的达成,几家世界知名企业还发起成立了WiMAX论坛,力争在全球范围推广这一标准。WiMAX的成立很快得到了厂商和运营商的关注,并积极加入到其中,很好的促进了802.16标准的推广和发展。

IEEE802.16体系标准的推出一直以来都比较引人关注,特别是有英特尔这样的业界巨头推动。随着WiMAX组织的发展壮大加快了802.16标准的发展,特别是移动WiMAX 802.16e标准的提出更加引人注意。

WiMAX技术标准现状和发展

1). 802.16的工作范围

IEEE针对特定市场需求和应用模式提出了一系列不同层次的互补性无线标准,其中已经得到广泛应用的标准系列包括应用于家庭互连的IEEE802.15标准和应用于无线局域网的IEEE802.11标准。而IEEE802.16标准的提出,弥补了IEEE在无线城域网标准上的空白。

IEEE802.16标准又称为IEEEWireless MAN空中接口标准,是工作于2~66GHz无线频带的空中接口规范。由于它所规定的无线系统覆盖范围可高达50km,因此802.16系统主要应用于城域网,符合该标准的无线接入系统被视为可与DSL竞争的最后一公里宽带接入解决方案。根据使用频带高低的不同,802.16系统可分为应用于视距非视距两种,其中使用2~11GHz频带的系统应用于非视距(NLOS)范围,而使用10~66GHz频带的系统应用于视距(LOS)范围。根据是否支持移动特性,802.16标准又可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准,标准系列中的802.16、16a、16d属于固定无线接入空中接口标准,而802.16e属于移动宽带无线接入空中标准。

2). 802.16的标准化现状

IEEE802.16标准系列到目前为止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g7个标准, 各标准相应的负责技术领域如表所示。

wimax802.16系列各标准负责的技术领域
802.16系列各标准负责的技术领域

3). 802.16系列各标准负责的技术领域

2001年12月颁布的802.16标准,对使用10~66GHz频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层MAC层进行了规范,由于其使用的频段较高,因此仅能应用于视距范围内。

2003年1月颁布的802.16a标准对之前颁布的802.16标准进行了扩展,对使用2~11GHz许可和免许可频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和MAC层进行了规范,该频段具有非视距传输的特点,覆盖范围最远可达50km,通常小区半径为6~10km。另外,802.16a的MAC层提供了QoS保证机制,可支持语音和视频等实时性业务。这些特点使得802.16a标准与802.16标准相比更具有市场应用价值,真正成为适合应用于城域网的无线接入手段。

2002年正式发布的802.16c标准是对802.16标准的增补文件,是使用10~66 GHz频段802.16系统的兼容性标准,它详细规定了10~66 GHz频段802.16系统在实现上的一系列特性和功能。

802.16d标准是802.16标准系列的一个修订版本,是相对比较成熟并且最具有实用性的一个标准版本,在2004年下半年正式发布。802.16d对2~66 GHz频段的空中接口物理层和MAC层进行了详细规定,定义了支持多种业务类型的固定宽带无线接入系统的MAC层和相对应的多个物理层。该标准对前几个802.16标准进行了整合和修订,但仍属于固定宽带无线接入规范。它保持了802.16、16a等标准中的所有模式和主要特性同时未增加新的模式,增加或修改的内容用来提高系统性能和简化部署,或者用来更正错误、不明确或不完整的描述,其中包括对部分系统信息的增补和修订。同时,为了能够后向平滑过渡到支持用户站以车辆速度移动的802.16e标准,802.16d增加了部分功能以支持用户的移动性。

802.16e标准是802.16标准的增强版本,目前尚未得到正式发布。该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入的系统,工作在2~6GHz之间适宜于移动性的许可频段,可支持用户站以车辆速度移动,同时802.16a规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。同时该标准也规定了支持基站扇区间高层切换的功能。802.16e标准面向更长范围的无线点到多点城域网系统,该系统可提供核心公共网接入。制定802.16e标准的目的是希望能够提出一种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,该技术被业界视为目前唯一能对3G构成竞争的下一代宽带无线技术。但就目前最新发布的草案Draft3.0来看,802.16e标准仅提出了具有移动特性的系统框架结构,其中的很多具体技术细节尚未规定,若想全部完成标准还有很大的工作量。

802.16f标准定义了802.16系统MAC层和物理层的管理信息库(MIB)以及相关的管理流程。该标准的制定工作刚处于起步阶段,计划在2006年发布。

802.16g标准制定的目的是为了规定标准的802.16系统管理流程和接口,从而能够实现802.16设备的互操作性和对网络资源、移动性和频谱的有效管理。该标准的制定工作刚处于起步阶段。

4). 下一步工作计划

wimaxIEEE802.16协议栈参考模型
IEEE802.16协议栈参考模型
IEEE802.16标准目前正在加紧对802.16e标准的研究。根据2005年5月份 802.16 第37 次会议的最新情况,对会议收到的文稿进行了讨论,除编辑性和技术性错误外,仍然有部分提案集中在安全和切换这两个方面尚未达成最后一致。但是在本次会议上成立了一个特别小组,针对本次会议的遗留问题进行协调。在6月中旬发布D9版本。802.16计划在2005年7月份的第38次会议之后,发布最终D10版本。由此可以预见,802.16e的标准预计将在2005年下半年完成。

值得一提的是,在IEEE802.16工作组下,目前并没有任务组开展网络方面的研究。而网络方面的研究工作目前正在WiMAX论坛中积极开展。WiMAX论坛自成立网络工作组(NWG)以来,已经成为WiMAX Forum中最活跃和最受关注的工作组,它的目标是:

·建立满足SPWGTWG技术要求的网络参考模型,以及系统需求说明书;

·制定端到端的基于IEEE802.16标准的宽带无线系统规范,满足便携和移动应用,支持全移动性和运营商间漫游;

·定义在IEEE802.16标准和核心网范畴以外的WiMAX网络接口、网络功能实体互操作规程

·为WiMAX系统与其它系统的互联互通打下良好的基础。

目前WiMAX网络工作组已经完成了Release 1版本第二阶段的初稿,正在就初稿中的各个部分进行充分的讨论,同时还成立了10个并行的子工作组,如无线资源管理、ASN内部移动性管理、ASN间移动性管理、安全等,并将根据需求工作组反馈的优先级需求,尽快推出比较完备的第二阶段规范。

最初,802.16标准的目标只局限在固定无线接入的范围内,WiMAX的成员大部分也是原来的固定无线接入设备厂商和运营商。随着802.16e的提出,WiMAX的概念有了很大的突破,已经涉足到移动的领域,其目标定在了120km/h的速度下实现宽带无线接入。

IEEE802.16e是移动宽带无线接入标准,该标准后向兼容IEEE802.16d。IEEE802.16e的物理层实现方式与IEEE802.16d是基本一致的,主要差别是对OFDMA进行了扩展,可以支持2048点、1024点、512点和128点的快速傅立叶变换,以适应不同载波带宽的需要。为了支持移动性,802.16e还在MAC层引入了很多新的特性。

按照IEEE802.16e的目标,该系统具有以下基本特征:

·高速移动。802.16e可以同时支持固定(16d)和移动(16e)无线接入,其移动速率目标为车速移动(通常认为可以达到120km/h)。

·宽带接入。在不同的载波带宽和调制方式下可以获得不同的接入速率。以10MHz载波带宽为例,若采用OFDM-64QAM调制方式,除去开销,则单载波带宽可以提供约30 Mbit/s的有效接入速率,由蜂窝或扇区内的所有用户共享。IEEE802.16标准并未规定载波带宽,适用的载波带宽范围从1.75 MHz到20MHz,其最大带宽70 Mbit/s是在特定条件下才能实现的。

·城域覆盖范围。802.16e覆盖范围在几公里量级。

·主要提供数据业务。802.16e系统将接入基于IP协议核心网,主要面向个人用户提供数据接入业务,也可以提供VoIP业务。

随着802.16e技术的发展,业界对802.16e表示出了极大的关注。由于不同利益集团的驱动,对802.16e技术的态度出现了不同的声音。有的利益团体过分夸大802.16e的能力,希望利用该技术取代3G,用802.16e构建未来的移动通信网络。因此为了确保整个产业良性发展,首先应对802.16e进行正确的定位。

802.16e是一种移动宽带无线接入技术,可以实现用户在车速移动状态下的宽带接入。802.16e无线接入网接入IP核心网,主要面向用户提供宽带数据业务,也可以提供VoIP业务。802.16e工作在2~6 GHz,基站覆盖范围一般为几公里,可以采用FDDTDD工作方式,采用的核心技术为OFDM和OFDMA。802.16e定位的用户群主要为个人用户。802.16e网络具备支持车速移动的能力,但是从目前宽带数据的发展来看,802.16e主要的应用将集中在静止或低速移动状态下的宽带数据接入。

从覆盖范围上看,802.16e为了获得较高的数据接入带宽 (30 Mbit/s),必然要牺牲覆盖和移动性,因此802.16e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖,网络可以提供部分的移动性,并随着用户需求的变化和网络的演进,逐步可以支持120km/h的移动速率。因此,802.16e初期的应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接入。

预计,802.16e的标准化工作要到2005年完成,芯片要到2006年才能推出,真正的商用2007年才会开始。

WiMAX的成立很快得到了厂商和运营商的关注,并积极加入到其中,很好的促进了802.16标准的推广和发展。WiMAX论坛的队伍不断壮大,发展速度惊人,截止到2005年8月5日已经发展到317个会员,而在2005年年初还只是200个会员。世界各大知名企业,特别是传统的移动通信设备制造商和传统运营商的加入,更是很好的体现了WiMAX技术的吸引力。

2.WiMAX论坛标准化情况

WiMAX Forum近年来陆续成立了认证工作组CWG)、技术工作组(TWG)、频谱工作组(RWG)、市场工作组(MWG)、需求工作组(SPWG)、网络工作组(NWG)和应用工作组(AWG)。该组织的目标也逐步扩展,除认证工作外,还致力于可运营的宽带无线接入系统的需求分析、应用场景探索、WiMAX 网络架构研究等工作。WiMAX的认证标准由技术工作组制定,而认证工作组具体操作认证测试的管理工作。目前,针对IEEE802.16-2004的 Wave1以及Wave2认证测试的联合文档均已被批准发布,Wave3测试标准制定工作于2006年10月完成。Wave1认证测试在2005年12月开始,并已经完成,目前正在进行Wave2认证测试。针对IEEE802.16e-2005的Wave1认证测试的systemprofile于2005 年底确定,2006年3月确定了PICS,2006年6月确定其RCT,并于2006年6月进行了第一次Plugfest

wimax非漫游模式端到端参考模型
非漫游模式端到端参考模型
WiMAX定义了非漫游模式以及漫游模式的网络参考模型。漫游模式下的端到端参考模型,与非漫游模式相比,主要增加了连接服务网络CSN之间的R5参考点。

接入网络ASN的功能是管理IEEE802.16空中接口,为WiMAX用户提供无线接入。它由基站BS和接入网关ASNGW组成,其中BS用于处理IEEE802.16空中接口,ASN GW主要处理到CSN的接口功能和ASN的管理。

CSN是一套网络功能的组合,为WiMAX用户提供IP连接。CSN由路由器AAA代理服务器用户数据库、互联网网关设备等组成,CSN可以作为全新的WiMAX系统的一个新建网络实体,也可以利用部分现有的网络设备实现CSN功能。

wimax漫游模式端到端参考模型
漫游模式端到端参考模型
WiMAX端到端参考模型定义了如下网络接口点:

◆参考点R1,移动用户台MSS与接入网ASN之间的接口;

◆参考点R2,移动用户台MSS与连接服务网络CSN之间的逻辑接口;

◆参考点R3,接入网络ASN和连接服务网络CSN之间互操作的接口,包括一系列控制和承载平面的协议;

◆参考点R4,用于处理接入网络网关ASNGW间移动性相关的一系列控制和承载平面协议;

◆参考点R5,拜访CSN与归属CSN之间互操作的一系列控制和承载平面协议;

◆参考点R6,BS和ASNGW间的互操作接口,属于ASN内的接口;

◆参考点R7,该接口属于ASNGW内部接口;

◆参考点R8,BS之间的接口,用于快速无缝切换功能,由一系列控制和承载平面协议组成。

3. 国内的标准化进展

近年来,国内各设备厂商、研究机构也积极参与802.16/WiMAX的国际标准化活动,中国通信标准化协会CCSA也与802.16工作组建立联络关系。另外,在CCSA内部各成员也在积极开展研究工作。目前,基于802.16d的一系列行业标准正在制定阶段,同时基于802.16e的行业标准的制定工作也已开始

以IEEE802.16为代表的新型宽带无线接入技术,为宽带无线接入市场注入了新的活力。该技术采用开放的空中接口保证了设备的互通,扩展了技术的应用。802.16技术从固定到便携再到移动的发展特征,迎合了网络的发展趋势和人们的消费习惯,为使用便携终端的用户提供了灵活方便、随时随地的接入,在未来宽带市场将占有一席之地。

中国早已进行了WiMAX可行性测试。2006年,上海贝尔阿尔卡特获得了广东网通WiMAX网络大单,据悉该工程是迄今为止亚太地区最大规模的WiMAX项目。随着时间推移,有业内人士表示,企业为移动WiMAX设计的移动电话也在秘密进行中,WiMAX的手机芯片价格最终将是目前3G芯片的十分之一,所以将来价格很有竞争优势。据了解,WiMAX国家标准送审稿已经准备完毕,正等待国家相关部门批复。

WiMAX问世以来,对外进行的宣传就是“作为的Wi-Fi无线网络的加强版”,虽然可以提供移动语音服务,也声称是3G服务的一种补充,2007年1月底,国际电信联盟曾在喀麦隆举行会谈,着重讨论3G标准。消息人士透露,与会者已基本达成共识,同意WiMAX成为3G中的一员,而且审批过程目前已经进入快速通道。

而近日发表的WiMAX论坛白皮书称,将移动WiMAX加入到3G家族有利于它与EV-DOHSPA以及其它增强3G技术同场竞技,为运营商升级网络提供了一条新的途径。移动WiMAX正式成为3G技术之后,服务提供商在部署网络和推出服务时可以获得更多选择和更大灵活度。例如,它们可以在人口稀少的地区提供接入服务,或者在人口密集的地区提供增强接入服务。此外,全球开放标准有助于提升不同设备之间的互通性,降低设备成本,从而使服务提供商从中获益。

产业发展编辑本段回目录

wimaxWiMAX发展前景
WiMAX发展前景
被称为“烧钱产业”的WiMAX,其全球产业链已具雏形,虽然面临3G的严峻挑战,但其成长值得期待。2007年3月6日,美国力推WiMAX商用的 Clearwire公司以每股25美元价格发行2400万股,IPO融资6亿美元。分析师认为,对于众多投资者来说,Clearwire的魅力在于 WiMAX值得期待的发展前景。

近年来,国内WiMAX的整体状况是概念热而应用冷。国内电信运营商还在进行相关技术的试验探索,信息产业部对WiMAX的态度尚不明朗。但WiMAX在经历了几年的预热后,逐渐步入商用阶段,这是全球关注的重要趋势。

1.产业链初具规模

在WiMAX产业的上游,英特尔公司是WiMAX技术的鼎力支持者。2006年7月,英特尔曾与摩托罗拉向Clearwire联合注资9亿美元,以推动WiMAX无线宽带技术的普及,10月,英特尔发布支持移动网络的第一代WiMAX芯片—LSIWiMAXConnection2250,并宣布立即进入批量生产阶段。

在运营商方面,包括美国英国法国德国俄罗斯等在内的电信运营商都提出或正在实施WiMAX部署计划。比如,美国5大移动通信运营商之一的SprintNextel就斥资30亿美元,计划今年年底开始运营WiMAX服务,预计到2008年底,网络将覆盖美国100个城市的85%区域,拥有1 亿个用户。

PyramidResearch咨询公司的一项调查显示:2007年78%的电信运营商会考虑投资WiMAX技术。市场调研机构TeleGeography也指出,超过200家运营商正在着手进行WiMAX的研究、部署工作。

2.国外WiMAX产业布局

各国政府也加大了对WiMAX的支持力度。美国、英国、法国等国政府积极为WiMAX分配频段资源。在韩国政府的支持下,韩国电信运营商KTSK电讯建成的Wibro网,成为全球首个实现商用的移动WiMAX网络。目前,WiMAX技术日益成熟,产业链已经初具规模,全球共有24个WiMAX网络投入商用,WiMAX的足迹遍及亚洲、美洲、欧洲、非洲和大洋洲。

 除韩国之外,亚太区的其他国家也积极部署WiMAX网络,比如斯里兰卡ISPLankaInternet与Redline合作在科伦坡建造WiMAX系统;越南本地运营商与英特尔成立合资公司共同推进WiMAX技术的测试;日本一家运营商Yozan正在采用Airspan的设备构建WiMAX网络。

在美国,政府积极为WiMAX分配频段。美国FCC已为WiMAX分配频段。拥有WiMAX频谱资源(2.5GHz)最多的是SprintNextel公司,它对美国WiMAX市场能否真正起飞起着举足轻重的作用。最近,SprintNextel作出重大决定,在过去几年对各种基于OFDM无线技术试验和评估的基础上,决定使用WiMAX建设一个宽带无线网,与其现有移动网互为补充。以上被评估的技术包括WiMAX、高通的Flash-OFDMUMTSTDDTD-SCDMA。实际上Sprint Nextel已经用cdma2000 EV-DO对其移动网进行了升级,这次部署与EV-DO互补的无线宽带技术是其转型战略的一部分。Sprint Nextel希望移动WiMAX能够通过提供2Mbit/s~4Mbit/s的传送速率来满足其用户未来更多的数据需求。该公司还将与英特尔、摩托罗拉和三星一起建网,2007年投资10亿美元,2008年投资15亿~20亿美元;预计2007年开通试验性移动WiMAX业务,2008年覆盖1亿人口。该计划的实现将使Sprint Nextel的用户能够体验到一个全国范围的移动数据网,享受到更高的速率、更低的成本、更大的方便和更好的多媒体业务质量。英特尔主要提供移动 WiMAX的芯片;三星和摩托罗拉目前都支持Sprint Nextel的现有3G网,将为Sprint Nextel研制3G和WiMAX的双模终端,三星还要提供移动WiMAX的基础设施。Sprint Nextel的这一举措对WiMAX技术是一大促进。

英国的固定WiMAX接入业务于2005年开始部署。Telebria公司在肯特郡,CommunityInternet公司在牛津都构建了WiMAX 网,为用户提供服务。英国电信公司在4个农村地区试验成功的基础上,发起了一个“BT24小时无线城市”的行动,计划在12个城市部署WiMAX网络,2007年2月份投入商用。另一个与英特尔合资的英国电信运营商Pipex近日宣布,将在宽带网络建设一直落后于英国平均水平的 MiltonKeynes市建设WiMAX网络。该市位于伦敦以北95,拥有22万居民。Pipex还将于2008年前在英国伦敦和曼彻斯特等八个城市建设WiMAX网络。英国政府为推动WiMAX,分配了2010MHz~2025MHz、2290MHz~2302MHz和2500MHz~2690MHz 等频段。其基本策略是在城市用WiMAX补充固定宽带网,在固定网不易到达的农村边远地区直接用WiMAX提供宽带接入业务。

德国电信决定采用WiMAX来普及农村地区的宽带接入,在城市地区则用WiMAX来连接Wi-Fi热点。德国电信将WiMAX作为DSL和Wi-Fi的补充,在农村和人口稀少的地区利用WiMAX技术提供宽带接入服务。

法国电信监管局向法国电信、Maxtel等公司以及6个地方政府发放了WiMAX运营牌照,并为WiMAX分配了频谱。法国政府希望在2008年7月前建设3500个基站并投入使用。

俄罗斯运营商StartTelecom和阿尔卡特合作,合资公司Enforta已经在俄罗斯16个城市完成了WiMAX网络的建设,另外27个州府城市的宽带无线网络建设将在2008年年底完成。另一运营商PrestigeInternet计划投资超过5000万美元在俄罗斯的28个城市建设WiMAX网络,网络建设预计两年内完成。

意大利在2006年都灵冬奥会上就使用了韩国版本的WiMAX(即WiBro),意大利电信公司还与韩国三星签约,2007年在意大利部署WiMAX网络。

关键技术编辑本段回目录

wimaxWiMAX基站
WiMAX基站
无线接入互联网和无线多媒体数据业务的巨大需求推动了无线通信技术的快速发展,通信技术宽带化、IP化、移动化成为未来的发展趋势。WiMAX技术是以IEEE802.16系列标准为基础的宽带无线接入技术,两年来发展迅速,逐渐成为城域宽带无线接入技术的发展热点。

WiMAX的关键技术主要包括以下几个方面:

1. OFDMOFDMA。正交频分复用OFDM是一种高速传输技术,是未来无线宽带接入系统/下一代蜂窝移动系统的关键技术之一,3GPP已将OFDM技术作为其LTE研究的主要候选技术。在WiMAX系统中,OFDM技术为物理层技术,主要应用的方式有两种:OFDM物理层和OFDMA物理层。无线城域网OFDM物理层采用OFDM调制方式,OFDM正交载波集由单一用户产生,为单一用户并行传送数据流。支持TDD和FDD双工方式上行链路采用TDMA多址方式,下行链路采用TDM复用方式,可以采用STC发射分集以及AAS自适应天线系统。无线城域网OFDMA物理层采用OFDMA多址接入方式,支持TDD和FDD双工方式,可以采用STC发射分集以及AAS。OFDMA系统可以支持长度为2048、1024、512和128的FFT点数,通常向下数据流被分为逻辑数据流。这些数据流可以采用不同的调制及编码方式以及以不同信号功率接入不同信道特征的用户端。向上数据流子信道采用多址方式接入,通过下行发送的媒质接入协议(MAP)分配子信道传输上行数据流。虽然OFDM技术对相位噪声非常敏感,但是标准定义了ScalableFFT,可以根据不同的无线环境选择不同的调制方式,以保证系统能够以高性能的方式工作。

2. HARQ。HARQ技术因为提高了频谱效率,所以可以明显提高系统吞吐量,同时因为重传可以带来合并增益,所以间接扩大系统的覆盖范围。在16e的协议中虽然规定了信道编码方式有卷积码(CC)、卷积Turbo码(CTC)和低密度校验码LDPC)编码,但是对于HARQ方式,根据目前的协议,16e中只支持CC和CTC的HARQ方式。具体规定为:在16e协议中,混合自动重传要求(HARQ)方法在MAC部分是可选的。HARQ功能和相关参数是在网络接入过程或重新接入过程中用消息SBC被确定和协商的。HARQ是基于每个连接的,它可以通过消息DSA/DSC确定每个服务流是否有HARQ的功能。

3.AMC。AMC在WiMAX的应用中有其特有的技术要求,由于AMC技术需要根据信道条件来判断将要采用的编码方案和调制方案,所以AMC技术必须根据WiMAX的技术特征来实现AMC功能。与CDMA技术不同的是,由于WiMAX物理层采用的是OFDM技术,所以时延扩展多普勒频移PAPR值、小区的干扰等对于OFDM解调性能有重要影响的信道因素必须被考虑到AMC算法中,用于调整系统编码调制方式,达到系统瞬时最优性能。WiMAX标准定义了多种编码调制模式,包括卷积编码、分组Turbo编码(可选)、卷积Turbo码(可选)、零咬尾卷积码(ZeroTailbaitingCC)(可选)和LDPC(可选),并对应不同的码率,主要有1/2、3/5、5/8、2/3、3/4、4/5、5/6等码率。

wimaxWiMAX无线网卡
WiMAX无线网卡
4. MIMO。对于未来移动通信系统而言,如何能够在非视距和恶劣信道下保证高的QoS是一个关键问题,也是移动通信领域的研究重点。对于SISO系统,如果要满足上述要求就需要较多的频谱资源和复杂的编码调制技术,而频谱资源的有限和移动终端的特性都制约着SISO系统的发展,所以MIMO是未来移动通信的关键技术。MIMO技术主要有两种表现形式,即空间复用空时编码。这两种形式在WiMAX协议中都得到了应用。协议还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式。目前MIMO技术正在被开发应用到各种高速无线通信系统中,但是目前很少有成熟的产品出现,估计在MIMO技术的研发和实现上,还需要一段时间才能够取得突破。支持MIMO是协议中的一种可选方案,协议对MIMO的定义已经比较完备了,MIMO技术能显著地提高系统的容量和频谱利用率,可以大大提高系统的性能,未来将被多数设备制造商所支持。

5. QoS机制。在WiMAX标准中,MAC层定义了较为完整的QoS机制。MAC层针对每个连接可以分别设置不同的QoS参数,包括速率、延时等指标。WiMAX系统所定义的4种调度类型只针对上行的业务流。对于下行的业务流,根据业务流的应用类型只有QoS参数的限制(即不同的应用类型有不同的QoS参数限制)而没有调度类型的约束,因为下行的带宽分配是由BS中的Buffer中的数据触发的。这里定义的QoS参数都是针对空中接口的,而且是这4种业务的必要参数。

6. 睡眠模式。16e协议为了适应移动通信系统的特点,增加了终端睡眠模式:Sleep模式Idle模式。Sleep模式的目的在于减少MS的能量消耗并降低对ServingBS空中资源的使用。Sleep模式是MS在预先协商的指定周期内暂时中止ServingBS服务的一种状态。从ServingBS的角度观察,处于这种状态下的MS处于不可用(unavailability)状态。Idle模式为MS提供了一种比Sleep模式更为省电的工作模式,在进入Idle模式后,MS只是在离散的间隔,周期性地接收下行广播数据(包括寻呼消息MBS业务),并且在穿越多个BS的移动过程中,不需要进行切换和网络重新进入的过程。Idle模式与Sleep模式的区别在于:Idle模式下MS没有任何连接,包括管理连接,而Sleep模式下MS有管理连接,也可能存在业务连接;Idle模式下MS跨越BS时不需要进行切换,Sleep模式下MS跨越BS需要进行切换,所以Idle模式下MS和基站的开销都比Sleep小;Idle模式下MS定期向系统登记位置,Sleep模式下MS始终和基站保持联系,不用登记。

7. 切换技术。16e标准规定了一种必选的切换模式,在协议中简称为HO(handover),实际上就是我们通常所说的硬切换。除此以外还提供了两种可选的切换模式:MDHO宏分集切换)和FBSS(快速BS切换)。WiMAX16e中规定必须支持的是硬切换,协议中称为HO。移动台可以通过当前的服务BS广播的消息获得相邻小区的信息,或者通过请求分配扫描间隔或者是睡眠间隔来对邻近的基站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息,对其评估,寻找潜在的目标小区。切换既可以由MS决策发起也可以由BS决策发起。在进行快速基站切换FBSS)时,MS只与AnchorBS进行通信;所谓快速是指不用执行HO过程中的步骤就可以完成从一个AnchorBS到另一个AnchorBS的切换。支持FBSS对于MS和BS来说是可选的。进行宏分集切换(MDHO)时,MS可以同时在多个BS之间发送和接收数据,这样可以获得分集合并增益以改善信号质量。支持MDHO对于MS和BS来说是可选的。

目前IEEE机构正式发布的WiMAX技术标准版本是WiMAX802.16-2004。这个版本是16d的正式发布版,主要是用于固定宽带无线接入,还不具有移动功能,所以应用模式上可以用作中小企业综合接入、电信业务承载、一些行业用户以及话吧等。相比LMDS系统而言,WiMAX具有相当多的技术优点,IEEE802.16系列标准针对城域网环境的应用,系统的吞吐量根据波道带宽、调制方式和编码方式的不同而不同,单载波最高可以提供134Mbps的数据吞吐量,这取决于所采用的波道带宽、调制方式和编码方式,其覆盖半径依据功率、天线、频率、环境不同有所变化。根据不同的环境特点,基于IEEE802.16系统的覆盖半径可以是3km至15km乃至更大,可以在一个较大的范围内提供给用户高速的数据接入服务;同时WiMAX支持非视距化传输、非室外天线式的用户终端模式使得网络直接接入到用户“桌面”,扩大了应用场景。系统工作频率可以从2GHz直到38GHz,如果WiMAX频段最终划分在较低频段,系统性能受雨衰的影响也将大大减小,但在频谱资源日趋紧张的情况下,WiMAX频段的确定目前尚是WiMAX需要面对的一个问题;而802.16e可以提供低速移动接入业务,这也是传统固定无线接入技术所不具备的特点。根据业务开展的特点、市场拓展需求与应用场景的不同,如何充分发挥WiMAX的技术特点与优势,并结合无线网络的现状,为用户提供更加便捷和优质的服务,创造新的业务增长点对于运营商来说具有特别重要的意义。

技术优势编辑本段回目录

802.16系列的新锐WiMAX具备了3.5G固定无线接入技术所欠缺的众多优势。 

1. 突出的应用与业务

基于802.16d标准,WiMAX主要是链路中继BACKHAUL应用、最后一公里接入、铜线的替代以及与WLAN的混合组网应用。从具体的应用模式来看,主要有沟通类、娱乐类、移动商务类、监控类、网络类业务,同时可以分别针对商务人士、大型企业用户、集团用户提供业务。支持点到多点的固定无线接入,例如企业局域网的接入、热点(WLAN)的馈接、无线DSL接入等业务。802.16e标准可以支持低速移动的数据接入。考虑到支持移动数据接入业务的IEEE802.16e标准正在制订过程中,其应用前期主要为点对多点的无线接入解决方案,将主要为运营商提供最后一公里无线IP接入服务。WiMAX系统的低成本接入、广泛的业务应用和用户群、灵活的接入方式等,都可为运营商提供广阔的盈利空间。

2. 先进的技术性能

WiMAX采用meshbeam-formingMIMO等先进的技术改善了非视距性能,出众的系统增益可提供更强的远距离穿透阻挡物能力。其基站覆盖范围最大为50km,每扇区吞吐量最高可达75Mbit/s,根据实际需求信道带宽可以进行调整,从而更有利于抵抗干扰、节省频谱资源和进行频谱规划。

3. 移动宽带化

英特尔下代无线wimax无线网卡
英特尔下代无线wimax无线网卡
按照商用计划,到2006年802.16即可集成到笔记本电脑,实现在城域网范围内的可移动的宽带无线数据服务。在城域网的范围内,用户无须购置新终端,仅用集成802.16功能的笔记本电脑,就可达到60km/h以上的移动速度,不间断地享用高于3G十倍以上的速率构成的宽带精彩内容服务。而且WiMAX还能作为WiFi的备份,使用户可快速、容易地访问、漫游WiFi热点,而笔记本电脑、PDA、手机也可以通过在WiFi和WiMAX间自由切换访问互联网,实现无缝的无线连接。WiMAX 与包括3G、WLANUWB 等各种无线技术互为补充,它增加了移动通信方面的服务,使服务供应商和电信运营商可以把WiMAX作为最后一公里接入的技术手段使用,还成为运营商们搭建语音和数据骨干网络的主流技术。

4. 频谱利用率高

由于WiMAX采用了OFDM、OFDMA空中接口物理层技术,使频谱利用率大大提高。同时可支持非视距通信和无缝覆盖,可以建设大规模的网络。

5. 业务接入能力强

WiMAX作为一种点对多点的宽带无线接入系统,可以与现有网络实现互联互通,同时具有IP业务、互联网接入、局域网互联、IP话音、热点地区回程等业务接入能力,它提供了一个可靠、灵活并且经济的平台。

6. 升级维护方便

WiMAX灵活的信道带宽规划适应于多种频率分配情况,新增扇区简易,灵活的信道规划使容量达到最大化,允许运营商根据用户的发展随时扩容网络,MAC层协议可以保持高效的分配机制。 

部署方案编辑本段回目录

WiMAX将分三个阶段进行部署。第一阶段是通过室内天线来部署采用IEEE802.16d规范的WiMAX技术,目标用户是固定地点的已知订户。第二阶段会大量部署室内天线,将WiMAX技术的吸引力拓宽到寻求简化用户点安装的运营商身上。第三阶段将推出IEEE802.16e规范,在此规范中WiMAX认证硬件将应用于便携式解决方案,面向那些希望在服务区内漫游的用户,支持类似于当今Wi-Fi能力,但更加持久稳固的连接性。

WiMAX面临的首要挑战依然是其建设成本和设备价格。目前MMDS多点多信道分布式系统,包括WiMAX天线部署在内的每个用户成本高达3000美元左右,这不仅使运营商难以获得足够的投资回报,也会使用户望而生畏、退避三舍,更何况对中国3.5GHz频段这一资源很有限的MMDS宽带无线接入系统,经过几轮方案更新及技术创新后,各类设备已具备相当优良的性价比,WiMAX如果按上述类似的价位参与竞争将面临严峻的挑战。

WiMAX是一种基于标准的技术,可以替代现有的有线和DSL连接方式,来提供最后一英里的无线宽带接入。WiMAX将提供固定、移动、便携形式的无线宽带连接,并最终能够在不需要直接视距基站的情况下提供移动无线宽带连接。

在典型的3到10英里半径单元部署中,获得WiMAX论坛认证的系统有望为固定和便携接入应用提供高达每信道40Mbps的容量,可以为同时支持数百使用T-1连接速度的商业用户或数千使用DSL连接速度的家庭用户的需求,并提供足够的带宽。移动网络部署将能够在典型的(最高)3公里半径单元部署中提供高达15Mbps的容量。WiMAX技术预期将于2006年用于笔记本电脑和PDA,从而使城区以及城市之间形成“城域地带(MetroZones)”,为用户提供便携的室外宽带无线接入

2007年10月19日,在国际电信联盟日内瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,WiMAX正式被批准成为继WCDMACDMA2000TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。

技术应用编辑本段回目录

WiMAX技术有四个发展阶段:固定接入业务阶段、游牧式业务阶段、便携式业务阶段和全移动业务阶段。WiMAX网络有两种组网方式:WiMAX网络单独组网或者与现有网络融合组网。目前比较有前景的是第二种方式。2005年4月19日,华为与英特尔在上海签约合作为全球客户建设电信级无线宽带网络。固网运营商利用传统有线网络提供话音和数据接入的同时,移动运营商也通过2G/3G提供话音和移动数据接入;同时,借助WiMAX为企业和商业用户提供宽带和专线数据接入业务。可以预见,WiMAX网络与现有网络的有效融合将会展现1+1大于2的效果。

按照终端的移动性,WiMAX网络有固定终端接入模式和移动终端接入模式。固定终端接入模式主要解决政府、写字楼、宾馆饭店、居民小区等建筑的集团网络接入问题,还可以应用于实时监控等特殊应用场景。移动终端接入模式主要解决车载用户、室外用户等移动条件下的用户通信要求。由于移动接入模式的灵活性,这种方式还可以广泛应用于无线数字多媒体网络、数字奥运配套通信系统、应急通信系统抢险指挥系统城市智能通信系统等综合通信系统。

1.WiMAX系统在无线数字多媒体网络中的应用

wimaxWimax系统在无线数字多媒体网络系统中的应用
Wimax系统在无线数字多媒体网络系统中的应用
目前,这类应用在国外已经进行了试验检测。为各类车辆内的乘客提供高速移动状态下的多媒体服务、定位服务。如在城铁地铁公交车火车上为乘客提供高速网络互动、到站提示、车辆定位、实时影视、广告等各类服务。同时,由于WiMAX网络可以兼容Wi-Fi的网络设备,因此Wi-Fi终端用户也可享受移动宽带服务,如图所示。

在国内,北京市石景山区政府、北京艾维通信公司和北京邮电大学WTI研究所合作,从2005年1月开始建设国内第一个基于WiMAX技术的网络—“石景山区Wi-Plus示范网络”,目的是针对未来“数字奥运”的远景规划和石景山区数码娱乐产业基地的建设目标,建设一个安全、灵活、实时性强,支持多种复杂应用的无线数字网络。无论是市民的简单通信还是各种娱乐媒体业务的实时体验以及未来北京奥运应急呼叫指挥中心的运作,都可以无障碍地在这个无线网络中得到实现。

类似的城市无线宽带网的建设,不仅可以为政府所用,很多企业也可以直接使用。各个行业都可以利用这些基础架构进行应用的开发,比如物流企业完全可以利用这个网络系统对车队进行有效的管理。目前,这种技术在银行保险业已经开始应用,它的投资回报率非常诱人。

2.WiMAX系统在应急指挥系统中的应用

建设基于WiMAX技术的城域网,可以大大提升政府对于紧急事件的响应能力,提升城市的整体安全水平。在公共安全和紧急救助行业中,大多数工作人员都处于移动状态,因此在通信方面必须依赖于无线网络解决方案。WiMAX技术可以满足其对数据调度、移动视频监控、车辆/人员定位、移动指挥车应急通信等业务需求。应急指挥车辆或工作人员只要有一台笔记本电脑或者手持终端就可以通过无线城域网实时与总部保持视频、数据和语音通信。

wimax城市智能通信系统
城市智能通信系统
3.WiMAX系统在构建城市智能通信系统中的应用

通过WiMAX系统在各领域的监控指挥中心与全市的智能通信指挥中心之间建立无线连接,可以构建城市智能通信系统,从而可以保证各部门步调一致、协调作战,处理城市中出现的各种突发事件,如图所示。

网络建设和无线网络规划编辑本段回目录

WiMAX网络应根据不同区域的重要程度采用分步实施的规划和建设方式,网络规划遵从先覆盖后容量、先重点后连续、网络容量及质量先重点地区后一般地区的原则分期规划和建设。WiMAX无线网络规划包括网络发展规划、网络调研、网络规模估算、预仿真、站址勘查和网络详细规划6个阶段。

1.网络发展规划

wimaxWiMAX移动通信网络
WiMAX移动通信网络

运营商的战略定位及其发展规划决定了网络需要达到的性能指标,这些性能以一定的信号覆盖系统容量业务质量等指标表现出来,它是WiMAX网络规划的具体指标要求。

2. 网络调研 

网络调研是无线网络规划的基础,通过调研可以制定适当的网络规划原则和长期发展策略。调研手段是通过与运营商设备商的沟通,对已有网络运行状况的调查来确定目标规划区域、用户群和预期网络质量。对于WiMAX网络而言,首先要通过调研确定覆盖热点,包括密集住宅小区、大型公司企业、宾馆饭店、文物保护单位、体育场馆以及已部署和即将部署的802.11热点等;然后,根据不同的规划区域确定网络可以提供的业务组合,各种业务的覆盖概率阻塞概率,各种业务可以接收的时延等。

3.网络规模估算

网络规模估算是基于网络调研的结果,对目标规划区域进行覆盖和容量两方面的分析,最终获得网络的建设规模。网络规模估算应在进行链路预算的基础上,确定小区半径和单小区有效覆盖面积,然后检验热点密集小区是否满足容量需求,通过覆盖和容量的迭代验证,最终确定建设规模。

4.预仿真

预仿真是通过仿真软件根据网络性能指标和预期网络规模完成基站的初始布局方案。

5.站址勘查

站址勘查是基于网络规模估算和预仿真的结果对候选的站址做站址实勘,选择无线环境和地理环境具佳的站址。

6.网络详细规划

网络详细规划是基于预仿真结果和站址实勘结果设置WiMAX基站站址、工程参数和系统参数、分配频率资源和信道资源,最后通过网络仿真和优化分析来判断规划结果是否符合网络指标要求,如果不符合则要从预仿真步骤开始迭代设计,直至满足网络规划指标,达到覆盖、容量、成本和质量的统一。

无线网络的特点是规划的基础。不同的无线网络特点决定了网络规划中的重点和难点。对于WiMAX网络来说,频率规划系统仿真是无线网络规划中的两个重点和难点。

(1)频率规划

为了获得更大的数据吞吐量,很多的WiMAX设备选用了OFDMOFDMA的物理层技术,因此频率规划也成为大多数WiMAX网络面临的棘手问题。频率规划方案要在已有频率资源的基础上,充分考虑天线配置的灵活性和热点分布特点,在满足覆盖和容量的前提下高效地使用频率资源。要确保同一基站的相邻扇区以及相邻基站的相邻扇区采用不同的频率,也可以采取相邻扇区使用相同频段的不同子载波的频率资源分配方案。网络建设初期,在容量允许的条件下,应尽可能减小频率复用度,为后期网络扩容和优化预留资源。

(2)系统级仿真

系统实际运行效果与地形、基站位置、设备参数配置、实际用户的分布及用户行为关系等诸多因素密切相关,因此在完成无线网络规划后,还应模拟实际网络的运行情况,对规划结果进行系统级仿真。系统级仿真分为静态仿真动态仿真两种。

由于在WiMAX无线网络规划中的仿真区域面积较大,仿真精度要求相对不高,所以采用静态仿真的方法比较合适。一次完整的静态仿真包括对系统的多次独立采样,每次采样成为一次快照,每次快照都独立产生用户分布,产生用户和基站间的衰落环境,然后计算用户和基站间的传播损耗,迭代计算出基站和用户的发射和接收功率,从而统计出各项系统性能指标,包括导频覆盖分析、不同业务对应的C/I覆盖、最佳服务小区覆盖、不同业务的时延和用户接入成功率等关键指标。

存在问题编辑本段回目录

作为一种新兴的宽带无线接入技术,WiMAX相对于传统的最后一公里接入手段,如DSLFTTP、HFCsWi-Fi、非标准的宽带无线系统、CDMA 1X,以及CDMA2000WCDMAHSPDA等接入手段,虽然有着独到的优势和市场空间,但是要利用WiMAX实现最后一公里的接入仍然需要解决以下问题。

1. 成本问题

WiMAX产品利用其标准化,相对于非标准的宽带无线产品其成本有了一个大幅的下降,但是预计WiMAX产品终端(固定)价格仍大致为400~500美元,这比DSL(终端价格为50~60美元)、以太网交换机(每个端口为10美元左右)高出很多,尤其是在有线非常发达的中国,采用WiMAX产品介入宽带数据市场,成本的压力相对较高。欧美由于其资费相对较高,压力相对较小一些。随着WiMAX技术的进一步发展,核心芯片厂家(如英特尔、Fujitsu)的进一步推动,以及技术方案的高度集成和优化,成本可能会有一个大幅度的下降,这时WiMAX产品才会在竞争中处于更为有利的位置。

目前情况正如市场调研机构Yankee集团分析师Lindsay Schroth指出的,提供无线宽带接入服务的MMDS(Multipoint Multichannel Distribution System)多点多通道分布式系统供应商包括WiMAX天线架设在内的平均部署成本约为每用户3000美元左右,这种高昂的部署成本不仅很难使服务供应商获得足够的投资回报,也会让多数用户退避三舍。虽然Wavesat、英特尔都看好WiMAX未来的商用前景,但短时间内,由于应用难以广泛普及,WiMAX的成本将是制约其发展的最大瓶颈。

2. 技术标准和频率问题

在技术标准上,WiMAX尚未完成统一大业,国际电联如何确定其标准还不得而知。

对于无线系统来说,最为关键的是频率问题。频率资源的多少、分配的方式将直接决定无线系统的容量和规模。WiMAX论坛主席Ron Resnick也公开表示,频谱问题非常复杂,由于论坛主席Ron Resnick也公开表示,频谱问题非常复杂,由于每个国家的情况不同,所以解决起来非常困难。他称,“对于WiMAX来说,最重要的频段是2.3GHz到2.5GHz。”而系统所能达到的容量和规模将直接决定运营商的投资力度和经营方向。目前在国际上为宽带无线规划的执照频率主要为2.5GHz(美国)和3.5GHz(全球除美国),非执照频率为5.8GHz,潜在的频率还包括3.3GHz。按照各国目前的频率分配方式,每个运营商所获得的频点都与大规模的蜂窝组网要求有较大的距离,一般情况下,需要6~8个左右的频点才能实现大规模的组网,而目前的分配方式最多为4个左右频点,因此,WiMAX产品要成为主流的最后一公里接入方式,还需要在频率资源分配方式上寻求突破。

而在我国802.16a的工作频段是2GHz~11GHz,需指配的频段在两年前颁布的新的无线电频率划分规定中己分配完毕,未给WiMAX留下空白频段。同时,3G技术的成熟和规模商用,也将较大程度的影响运营商对于WiMAX的投资建设。

因此,华为WiMAX产品部部长王占强认为,WiMAX的频谱是当前最应该优先解决的问题。目前,WiMAX论坛比较倾向于频谱统一在2.5GHz或3.5GHz两个频段上,但现在各方大都各自为政,分散在多个频段上开发产品。

而且有一些频段的应用是需要政府批准的,在有的国家还需要收取执照费。在这一点上,英特尔表示正在与中国政府及运营商沟通,但政府的态度目前尚不明朗。

3. 如何与现有网络的相互融合问题

wimax网络融合
网络融合
WiMAX产品作为一种新的接入手段,还需要解决的一个重要的问题就是如何与现有的网络融合。目前WiMAX产品主要还是一种接入和传输手段,802.16-2004也只是规定了空中的接口问题,对于业务、用户的认证、计费等在标准上还没有一个统一的考虑。在这种情况下,如何利用现有的核心网络完成用户认证管理、计费平台的统一,是WiMAX产品作为一种新的最后一公里解决方案的一个关键问题。

4. 如何解决室内覆盖问题

作为一个无线系统,不能只实现室外覆盖,否则会产生极高的安装成本,这些成本包括直接的材料和安装费用成本,还包括其它的成本,如物业、安装位置的租赁费用等,这些成本可能会占到设备成本的20%~50%。在北美等地区,由于土地和房屋为私人拥有,常常会导致室外型的终端无法安装。另外,室外型的安装方式也大大地限制了潜在用户的范围,限制了运营商客户的发展。

而要实现室内覆盖,需要有足够的链路余量,具体到WiMAX产品,就需要AASSTC、子载波等技术能够快速地集成到WiMAX产品当中。

对比于其他技术编辑本段回目录

1. WiMAX之于3G

wimax三星移动WiMAX和EV-DO双模手机
三星移动WiMAX和EV-DO双模手机
3G是支持高速无线通信的ITU规范。这一遍布全球的无线连接与GSMTDMACDMA相兼容。下一代3G蜂窝服务能够为语音和数据提供一个远程无线接入范围。全球的运营商目前都在为城镇、郊区和交通流量较大的乡村地区部署3G网络基础设施。下一代3G蜂窝服务能够跨多种地域创建广泛的数据接入范围,从而为语音通信和互联网连接提供最理想的移动计算能力。

IEEE802.16e自提出以来一直都比较引人关注,特别是有Intel这样的业界巨头和WiMAX组织的推动,业界对802.16e展开了热烈的讨论,尤其是802.16e与3G的关系,存在多种不同的观点:有的观点认为802.16e会取代3G,有的则认为802.16e不可能取代3G,只是3G的互补技术。为了分析802.16e与3G的关系,下面对这两种技术进行全方位对比。

对于802.16e 技术和3G技术,首先由于定位的不同,二者存在很大差异。

从标准化程度上看,802.16e仅定义了空中接口的物理层和MAC层。在MAC层之上采用的协议以及核心网部分不在802.16e所包含的范围之内。802.16e的空中接口标准化工作预计近期完成。3G技术作为一个完整的网络,空中接口规范、核心网系列规范以及业务规范等都已经完成了标准化工作,涉及无线传输、移动性管理、业务应用、用户号码管理等内容。

从业务能力上看,802.16e提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务,面向的用户主要是笔记本终端和802.16e终端持有者。802.16e接入IP核心网,也可以提供VoIP业务。3G从设计最初就是为话音业务和数据业务共同设计的,对于话音业务,核心网络仍采用电路交换方式实现,QoS有较高的保障。802.16e牺牲了移动性换取了数据传输能力的提高,它的数据带宽优于3G系统。但是3G的数据能力也在不断提高,3G增强型如HSDPA,已经可以实现10Mbit/s的接入速率。按照ITU的定义,3G增强型最终目标可以达到30Mbit/s。

尽管WiMAX传输速率可达到3G的10倍甚至更高,其覆盖范围用低阶调制时可与3G匹敌甚至更远,但这不是3G标准的以无线广域网WWAN为基本模式、以公众语音及多媒体数据为内容、在全球范围内漫游的个人手机终端的基本市场定位,本质上WiMAX是作为3G及3G演进的一种无线城域网、多点基站互联的重要支持手段而已,两者潜在的市场尺寸亦有巨大差异,从而根本谈不上WiMAX会成为3G的终结者。

从覆盖范围上看,802.16e为了获得较高的数据接入带宽(30Mbit/s),必然要牺牲覆盖和移动性,因此802.16e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖,网络可以提供部分的移动性,主要应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接入。3G则是无处不在的网络,覆盖是连续的,用户可以实现不间断的通信。

无线频谱资源上看,3G拥有全球统一的频谱资源,而802.16e则正在试图寻找2~6GHZ之间的频率资源,各个国家目前可用的频率都不一致。因此,802.16e最终获得足够的全球统一频率存在一定难度。

从以上各个角度的分析可以看出,虽然802.16e在数据能力上要优于3G,但是从标准化、全球统一频谱、技术特性等多角度考虑,802.16e距离真正商用还有很长的路要走,而且在相当长的时间内主要解决热点覆盖,解决部分移动性。它的应用将在3G之后。802.16e的出现不会影响我国3G的产业发展。

2. WiMAX之于Wi-Fi

wimaxWIFI和WiMAX
WIFI和WiMAX
Wi-Fi是无线保真(Wireless fidelity)的缩写,Wi-Fi技术包括已经批准的IEEE802.11a、b和g规范以及等待批准的802.11n规范。Wi-Fi是第一项得到广泛部署的高速无线技术,在全球的热点中尤其引人注目——包括家庭和办公室以及越来越多的咖啡屋、酒店和机场、Wi-Fi热点几乎是立即风靡全球,并因为其提高工作效率的能力而受到出行在外人士的追捧。然而,Wi-Fi能够支持的范围非常有限:用户只有保持在距离无线接入点设备(AP)300英尺的范围内才能实现高速连接。Wi-Fi是最早期的高速无线数据技术之一,现在因为拥有大量支持产品和技术而收益良多。一些最新的平台甚至能够支持多个Wi-Fi标准(如802.11a、b 、g),从而支持数个无线网络之间的兼容性。

Wi-Fi近年来在市场上掀起了一股强劲的热潮。2002年,全球总共销售出了1800万个Wi-Fi“热点”,各国电信运营商也争先恐后地加入到了Wi-Fi阵营。据预测,到2007年美国将安装53万个热点,欧洲安装70万个,而在亚洲也将有100多万个热点。为什么Wi-Fi会发展如此迅速呢?

Wi-Fi有着“无线版本以太网”的美称。由于目前的以太网标准(IEEE 802.3标准)几乎已经成为局域网的代名词,世界上至少有80%以上的局域网采用以太网技术。而WLAN同样为IEEE制订的标准,所以其几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸。这使WLAN在应用上具备无痕过度和顺利安装的特点。

WLAN的安装及设置相当简单——当需要在某个区域建立网络连接时,只需要在一定范围内设立相应的接入点就可以了,规划、布线、测试等传统工序可以被忽略。而且当用户需要增加、拆卸和迁移时的操作也非常简单。如果布置一个网吧局域网,在HUB线缆的布置等方面会花费大量时间,而在家里引入Wi-Fi后,整个接入工序不到10分钟。

WLAN的综合成本非常低。有消息指通过实施无线局域网解决方案,用户规模平均在400点的企业可以节省下来的联网成本高到490万美元,由于接入方便、成本低廉且无须申请牌照,使WLAN在公共接入服务领域成为瞩目的明星。

802.11b的带宽可以达到11Mbit/s,而802.11a及802.11g更可达54Mbit/s,如此高的带宽几乎赶上了线缆的连接,大大超过同类型的无线网络技术。同时除了网络以外,WLAN的应用将被拓展到更为广泛的领域,除了集成在笔记本电脑、PDA、手机等设备中外,还将被集成进诸如打印机DVD机游戏机MP3等产品中,其功能也将进一步增强。

虽然Wi-Fi拥有很多优点,但是它存在的安全隐患却是一个致命的缺点。Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,无线电波能穿透墙壁和隔板,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。

不过,Wi-Fi崛起虽然迅速,但是面对WiMAX咄咄逼人的发展态势,有舆论认为WiMAX将取代Wi-Fi,但也有人认为WiMAX不会取代Wi-Fi,双方将在无线接入中互补。WiMAX与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在巨大差别,Wi-Fi最高只能达到300英尺的覆盖范围,而只能在无线局域网环境中使用,而WiMAX 802.16e通常可以达到1~3英里,主要定位在移动无线城域网环境中使用。

3. WiMAX之于DSL

xDSL技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型速率非对称型两种。速率对称型的xDSLIDSLHDSLSDSL (Single line DSL)、HDSL2等多种形式,非对称型的xDSL有ADSL(Asymmetric DSL)、G.lite ADSLVDSL(Very high bit rate DSL)等。目前使用最广泛的是ADSL技术。

ADSL是一种新的在一对双绞线上同时传输电话业务与数据信号的技术,它属于速率非对称型铜线接入网技术,并且可以在一对用户线上进行上行达640Kbit/s,下行达1.5~8Mbit/s速率的传输。另外,ADSL采用了先进的数字信号处理技术来减少线路损伤对传输性能的影响。

虽然ADSL采用先进的数字信号处理技术、编码调制技术和纠错技术,但是在推广ADSL业务时,用户线路的许多特性,包括线路上的背景噪声、脉冲噪声、线路的插入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽头线路接头和线路绝缘等因素都将影响高速率传输业务的性能。

HDSL是目前众多DSL技术中较为成熟的一种,它的特点是利用两对双绞线实现数据传输,支持N×64Kbit/s各种速率,最高可达双向2Mbit/s速率。HDSL无需借助中继放大器即可实现3.6公里以内的正常数据传输。与传统T1/E1技术相比,HDSL最突出的优势是成本低廉、安装简便,是数字中继接口T1/E1较为理想的替代技术之一。SHDSL是HDSL(高比特率DSL)单线版本的升级技术,也就是说可以节省一对双绞线,传输速率更快,传输距离更远,因此安装更为方便。SHDSL能提供上下行同为2.3Mbit/s的带宽,满足商务用户的特殊需求。更具市场价值的是,SHDSL设备与ADSL设备的兼容性可以使得不同的设备在同一平台提供不同的服务,减少了运营商在现有ADSL 系统上增加的设备投资和安装成本。电信运营商采用SHDSL技术可以为用户提供廉价方便的专线服务,提高利用DSL技术在宽带接入市场的竞争力。

VDSL技术将双绞线的传输速率推进到极高层次,VDSL要求在相对短的距离上实现极高的数据传输速率,最高可以实现58Mbit/s的传输速率。从技术角度而言,VDSL实际上可视作ADSL的下一代技术,其平均传输速率可比ADSL高出5至10倍。VDSL可采用对称式与非对称式的传输方式,并支持ATM和STM的传输,提供语音和视频会议及数字影像。对于电信业者而言,VDSL是进入视频服务的最佳解决方案。作为DSL技术的终极技术,VDSL在接入速率上确实存在着无与伦比的优势,特别的是利用现已铺设好的电话线作为传输媒介

对比WiMAX技术与DSL技术,显然各有自己的优势所在。从使用环境上讲,WiMAX技术用于无线接入,而DSL技术用于有线接入,WiMAX技术比DSL技术在组网应用中具有更强的灵活性是必然的。从传输速率上讲,WiMAX技术的最高速率可以达到30Mbit/s,DSL技术的理论最高速率可以达到58Mbit/s,但是DSL较易受到用户线路特性的影响,实际上的速率可能会有所下降。从覆盖范围方面比较,WiMAX最远可以达到6英里,而DSL最远只能覆盖3.6公里(2.2356英里)。尽管DSL技术与WiMAX技术相比存在明显的弱势,但是DSL技术是基于现有的铜线基础之上的,成本上明显低于WiMAX,不过随着时间的推移,一旦WiMAX技术的发展使成本大幅度下降,DSL技术将面临被WiMAX技术淘汰的威胁。

4. WiMAX之于Cable

Cable Modem技术从传输方式上可分为双向对称式传输非对称式传输。对称式传输速率为2Mbit/s~4Mbit/s、最高能达到10Mbit/s。非对称式传输下行速率为51Mbit/s,上行速率为500Kbit/s~31Mbit/s。Cable Modem本身不单纯是调制解调器,它集Modem调谐器、加/解密设备、桥接器网络接口卡虚拟专网代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网,不占用电话线,可提供随时在线的永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个虚拟专网连接,Cable Modem提供一个标准的10BaseT或10/100BaseT以太网接口同用户的PC设备或以太网集线器相联。 Cable Modem的技术实现一般是从42MHz~750MHz电视频道中分离出一条6MHz的信道用于下行传送数据。通常下行数据采用64QAM(正交调幅)调制方式,最高速率可达27Mbit/s,如果采用256QAM,最高速率可达51Mbit/s。

在Cable Modem系统中,采用了双向非对称技术,在下行方向有6MHz的模拟带宽供系统中的用户共享。但这种共享技术不会降低传输速率。Cable Modem不同于线路交换的电话网定向呼叫连接,用户在连接时并不占用一个固定带宽,而是与其他活动用户共享,仅在发送、接收数据的瞬间使用网络资源。在毫秒级甚至微秒级的时间内,抓住一切利用带宽的机会下载数据包。如果在网络使用的高峰期中有拥塞,可以通过灵活的分配附加带宽来解决。只需简单分配一个6MHz频段,就能倍增下行速度。另一种方法是在用户段从新划分物理网络,按照访问频度给用户合理分配带宽,速度可与专线媲美。

利用Cable Modem和HFC进行组网在稳定性、可靠性、供电以及运行维护体制上都存在一些问题。尽管Cable的理论速率达到了51Mbit/s,由于Cable线路带宽是共享的,在用户达到一定规模后实际上无法提供宽带数据业务,用户分享到的带宽是非常有限的。WiMAX技术相对而言,带宽优势更加明显。

由于Cable Modem所有用户的信号都是在同一根同轴电缆上进行传送的,因此有被搭线窃听的危险。而CATV的树状网络特点也导致极容易造成单点故障,如电缆的损坏、放大器故障、传送器故障都会造成整个节点上的用户服务的中断。虽然Cable Modem的前期用户一定可以享受到非常优质的服务,因为在用户数量很少的情况下线路的带宽以及频带都是非常充裕的。但是,每一个Cable Modem用户的加入都会增加噪声、占用频道、减少可靠性以及影响线路上已有的用户服务质量。而WiMAX技术却没有以上这些顾虑,安全性、稳定性都具有很好的保障。

另外,从组网成本上考虑,Cable Modem需要对HFC改造完成后才能够应用。目前我国大部分HFC只能满足450MHz的频带要求,而利用HFC提供双向业务至少需要750MHz的带宽。这显然需要更换所有不符合要求的同轴电缆。同时,要实现双向的HFC需要更换目前有线电视网上使用的单向放大器,高昂的改造费用也使Cable技术难以与WiMAX技术抗衡。

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