WMAN

目錄
·IEEE 802. 16 系列標準介紹
·基于IEEE802. 16 系列標準的WMAN技術(shù)WiMax
·WiMax 技術(shù)的新進展
·802. 16 WMAN技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展






   　　隨著計算機和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,全球信息網(wǎng)絡(luò)正在快速向以IP 為基礎(chǔ)的下一代網(wǎng)絡(luò)(N GN)演進。結(jié)合未來全球個人多媒體通信的全面覆蓋要求及下一代寬帶無線(N GBW) 的概念與發(fā)展趨勢看,寬帶無線接入技術(shù)已日益呈現(xiàn)出其重要性。運用寬帶無線接入技術(shù),可以將數(shù)據(jù)、Internet 、話音、視頻和多媒體應(yīng)用傳送到商業(yè)和家庭用戶。其中基于IEEE 802. 16 系列標準的寬帶無線城域網(wǎng)技術(shù)(WMAN ,Wireless Met ropolitan Area Networks) 又以其能夠提供高速數(shù)據(jù)無線傳輸乃至于實現(xiàn)移動多媒體寬帶業(yè)務(wù)等優(yōu)勢,引起廣泛關(guān)注。本文在詳細闡述IEEE 802. 16 系列標準的基礎(chǔ)上,介紹了基于這一標準體系的寬帶WMAN 技術(shù)WiMax 及其進展,并討論了其應(yīng)用狀況。

IEEE 802. 16 系列標準介紹
　　WMAN 標準的開發(fā)主要有兩大組織機構(gòu):一是IEEE 的802. 16 工作組,開發(fā)的主要是IEEE 802.16 系列標準; 二是歐洲的ETSI , 開發(fā)的主要是HiperAccess。因此, IEEE 802. 16 和HiperAccess 構(gòu)成了寬帶MAN 的無線接入標準。本文主要考慮基于IEEE 802. 16 系列標準的WMAN 技術(shù)。
　　IEEE 802. 16 標準的研發(fā)初衷是在MAN 領(lǐng)域提供高性能的、工作于10～66GHz 頻段的最后一公里寬帶無線接入技術(shù),正式名稱是“固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口(Air Interface for Fixed BroadbandWireless Access Systems) ”, 又稱為IEEE WirelessMAN 空中接口,是一點對多點技術(shù),其工作原理如圖1 所示。主要包括空中接口標準: 802. 16-2001(即通常所說的802.16 標準) 、802.16a 、802.16c、802.16d 與802.16e ; 共存問題標準: 802.16.2-2001 、802.16.2a ; 一致性標準: 1802.16.1 、1802.16.2 。這些標準有的已正式發(fā)布,有的正在開發(fā)制定當中, 如表1 所示。
　　上述標準中,起基礎(chǔ)性作用的是空中接口IEEE802. 16 與802. 16a ,主要區(qū)別如表2 所示。802. 16主要用于大業(yè)務(wù)量的業(yè)務(wù)接入,但由于設(shè)備成本高,其市場推廣工作較遲緩。為了在業(yè)已廣泛使用的11GHz 以下頻帶開發(fā)市場,而且由于這一頻段范圍的非視距特性較理想,樹木與建筑物等對信號傳輸?shù)挠绊戄^小,基站可直接安裝于建筑物頂部而不需要架設(shè)高大的信號傳輸塔, 且工作于2GHz 至11GHz 的系統(tǒng)基本上可以滿足大多數(shù)寬帶無線接入需求,因而更適于最后一公里接入領(lǐng)域。IEEE于2003 年1 月29 日推出了運行于2～11GHz 的擴展版本標準———IEEE 802. 16a ,新標準可適用于特許頻段和2. 4GHz、5. 8GHz 等無須許可的頻段。

基于IEEE802. 16 系列標準的WMAN技術(shù)WiMax
　　為確保不同供應(yīng)商產(chǎn)品與解決方案的兼容性,802. 16 技術(shù)的部分領(lǐng)先供應(yīng)商于2003 年4 月發(fā)起并成立了旨在推進無線寬帶接入的WiMax 論壇。WiMax 全稱為World Interoperability for MicrowaveAccess ,即全球微波接入互操作系統(tǒng),其技術(shù)標準為IEEE 802. 16 系列。如同Wi-Fi 聯(lián)盟的強大促進了WLAN 的快速發(fā)展一樣,WiMax 聯(lián)盟的目標也是促進IEEE 802. 16 的應(yīng)用。該聯(lián)盟由Intel 牽頭,包括西門子、富士通、AT &T、Covad 通訊等,我國中興通訊也名列其中,近期,英國電信(BT) 、法國電信、Qwest 通信公司、Reliance 電信和XO 通信也加入了WiMax 論壇。目前WiMax 論壇已經(jīng)擁有約100 個成員,運營商占25 %。自今年初Intel 宣布下半年開始將會在其生產(chǎn)的芯片中部分采用WiMax 標準以來,西門子、阿爾卡特等部分移動設(shè)備制造商也相繼宣布將推出支持WiMax 標準的設(shè)備。當前,WiMax 正在成為繼Wi-Fi 之后最受業(yè)界關(guān)注的寬帶無線接入技術(shù)。


　　WiMax 采用IEEE 802. 16 系列標準尤其是802. 16a ,作為物理層及MAC 層技術(shù),除最高可達百兆的速率外,WiMax 技術(shù)還可具備在2～66GHz頻帶范圍內(nèi)可利用所有需要或不需要許可的頻帶,以及確保服務(wù)質(zhì)量(QoS) 等功能。WiMax 的工作原理如圖1 所示。WiMax 設(shè)備通常由安裝在建筑物上的基站或塔式基站和家庭或辦公場所內(nèi)的用戶接入終端組成,用戶在局域網(wǎng)內(nèi)部可使用任意局域網(wǎng)技術(shù)傳送語音、數(shù)據(jù)和多媒體信號,對外連接則通過定向天線向服務(wù)提供商的蜂窩塔發(fā)送信號在蜂窩塔接收基站接收到多個用戶發(fā)來的信號后,進行處理(補償信號失真和衰落等) 后,通過無線或有線信道將信號傳送到滿足802. 16 協(xié)議的交換中心,然后交換中心將數(shù)字信號流接入互聯(lián)網(wǎng)或電話網(wǎng)進行傳輸。WiMax 技術(shù)極強的傳輸能力可使信號傳輸距離最高可達50 公里,通常情況下單一基站的有效覆蓋范圍也可達6～10 公里,在這一范圍內(nèi),這一技術(shù)的非視距傳輸特性與穿透性都極為理想,可以提供高達75Mbps 的帶寬。即使在傳輸過程中超出視距信號,經(jīng)過反射后也能到達蜂窩塔被接收。與此同時, 802. 16a 還較好地實現(xiàn)與現(xiàn)有公共802. 11WLAN 及商用無線熱點的互連互通,因而能夠擔當從核心網(wǎng)到家庭無線LAN 的橋接重任,進一步提高現(xiàn)行無線熱點的利用效率。


WiMax 技術(shù)的新進展
　　在國際上, IEEE802 委員會目前正在制定名為”IEEE802. 16e”的新標準。2004 年5 月17～21日, IEEE 802. 16 工作組第31 次會議在深圳召開,會議的重點是802. 16e (Mobile Wireless MAN) 的標準化,這是IEEE 802 在中國召開的第一次會議。IEEE802. 15 已經(jīng)制定了固定無線接入標準(FWA) ,為了實現(xiàn)用戶終端的移動性, IEEE802. 16e 還將制定MAC層中的基站切換等功能。使用頻帶為6GHz 以下,而傳輸速度方面,使用20MHz 帶寬時最大可達100Mbps。調(diào)制方式采用與原來的IEEE802. 16 相同的QPSK、16QAM、64QAM。預(yù)料,WiMax 的移動版本802. 16e 在移動性上將有較大進步,其日前完成的技術(shù)說明已經(jīng)實現(xiàn)了時速60 公里移動下的平滑切換,且在頻譜利用效率、誤差修正、MIMO 天線支持、自適應(yīng)調(diào)制等很多方面都表現(xiàn)卓著。另據(jù)報道,韓國已經(jīng)建立了名為“HPi”的802. 16e 標準,并得到了SK電信、KTF 和Hanaro 電信等運營商以及三星等設(shè)備商的支持, 《韓國時報》稱”HPi 標準將有可能獲選成為802. 16e 國際標準”。依據(jù)WiMax論壇副主席Aditya Agrawal 在2004 年3 月8 日于美國圣地亞哥開幕的無線系統(tǒng)設(shè)計會議第12 屆年會暨技術(shù)博覽會(WSD) 上公布的標準化日程, IEEE802. 16e 規(guī)格約在2004 年第3 季度即可確定下來,計劃2005 年最終完成, 配備該功能的產(chǎn)品預(yù)計2006 年前后即可亮相。WiMax 論壇今后將制定在IEEE 802. 16 系列標準上運行的上層協(xié)議,而且計劃從2004 年第4 季度就將開始對符合WiMax 規(guī)格的產(chǎn)品進行認證作業(yè),以及對認證產(chǎn)品進行互聯(lián)試驗。
　　在國內(nèi),中國通信標準化協(xié)會(CCSA) 無線技術(shù)委員會( TC5) 也非常重視IEEE 802. 16 的研究,在2004 年4 月的全會上已經(jīng)確立了相應(yīng)的標準研究課題,今后CCSA 將派固定代表參加會議,組織國內(nèi)企業(yè)和會員參與IEEE 的標準化工作,并適時制定我國的相關(guān)標準。同時,經(jīng)過批準, Intel 公司2004年開始在成都和大連兩大城市進行WiMax 城域網(wǎng)技術(shù)的建設(shè)和應(yīng)用試驗。
　　此外,值得注意的是,802. 16 內(nèi)部新近成立的Mesh Ad Hoc 委員會開始研究點到點數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹С忠约靶盘栒系K穿越等問題,如果這些支持得到批準,誕生更為強大的802. 16f 標準,將推動WiMax獲得更大的發(fā)展。

802. 16 WMAN技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
　　在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上,以IEEE 802. 16 系列標準為代表的寬帶WMAN 主要用于本地多點連接,既可將802. 11 系列無線接入熱點等連接到互聯(lián)網(wǎng),也可連結(jié)企業(yè)與家庭等環(huán)境至有線骨干線路。如圖2 所示。由于IEEE802. 16a 標準的實用性,一般預(yù)計它首先將在無線城域網(wǎng)上應(yīng)用。Intel 正在大力推廣WiMax ,日前該公司還和阿爾卡特宣布將聯(lián)合提供WiMax 端到端解決方案。尤其是自2003 年7 月10日Intel 公司宣布將開發(fā)支持高速無線通信標準IEEE802. 16a 的芯片組以來,富士通等也已宣布開發(fā)相應(yīng)的芯片組,并將于2004 年下半年投入市場,屆時,有關(guān)WMAN 設(shè)備市場的價格將會有一個大幅度的下降,其市場推廣力度將進一步加大。

　　在國內(nèi),信息產(chǎn)業(yè)部將3. 5 GHz (3400～3430MHz、3500 ～ 3530 MHz) 、5. 8 GHz ( 5725 ～ 5850MHz) 兩個頻帶規(guī)劃為城域網(wǎng)無線接入專用頻帶,截至2004 年上半年已進行過三輪頻率評選招標。3. 5 GHz 城域網(wǎng)無線接入試驗網(wǎng)已于兩年前開通,目前已推廣到國內(nèi)幾十個城市。5. 8 GHz 城域網(wǎng)無線接入試驗網(wǎng)也已進入實施階段。專家認為,隨著WMAN 設(shè)備市場價格的下滑,國內(nèi)幾大電信運營商特別是新興的寬帶運營商將會加速對其寬帶無線的建設(shè)投入。據(jù)估計,2006 年,我國對WMAN 市場的需求量將達到20 億元。
　　由信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調(diào)研組發(fā)現(xiàn),目前運營商運用寬帶無線城域網(wǎng)技術(shù)傾向于提供的業(yè)務(wù)主要包括:語音接入業(yè)務(wù)(本地和IP 電話) 、數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)、Internet 接入業(yè)務(wù)等。在商業(yè)領(lǐng)域,新興運營商還可以將WiMax 作為在城市密集區(qū)提供寬帶無線服務(wù)的首選標準,與傳統(tǒng)大型運營商一爭高下;在企業(yè)和家庭寬帶無線接入領(lǐng)域,它可以作為xDSL 或光纖的延伸,成為提供“最后一公里”或“最初一公里”的優(yōu)選技術(shù)。如圖3 所示。當然,WiMax 也面臨著傳統(tǒng)運營商所提供的xDSL 、光纖或傳統(tǒng)T1 線路的競爭。但隨著WiMax 技術(shù)的日益完善,一旦得到廣泛認可,網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)將進一步加速該技術(shù)的普及。此外,考慮到Wi2Fi 解決的是寬帶無線局域網(wǎng)的接入問題,而WiMax 解決的是寬帶無線城域網(wǎng)的問題,一些專家已經(jīng)把“WiMax + Wi2Fi”看作3G 的強大挑戰(zhàn)者之一。因為在理想情況下,WiMax 比3G 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸快30 倍以上,而覆蓋范圍也比3G大10 倍。雖然從總體上說,受其自身移動性和話音支持能力的限制,WiMax 不大可能完全取代3G,但WiMax在高速數(shù)據(jù)傳輸能力方面的優(yōu)勢仍是顯而易見的,因而在公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域,它可能成為未來3G網(wǎng)絡(luò)的補充手段。而在面向IP 為主的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域潛力巨大,極具競爭力,有望得到廣泛應(yīng)用。
　　總之,全球通信發(fā)展的寬帶化、無線化、個人化、分組化是大勢所趨。當前,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在電信總業(yè)務(wù)中的比例正不斷擴大,特別是Internet 的迅猛發(fā)展,正推進城域網(wǎng)由面向話音業(yè)務(wù)到面向數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。隨著無線技術(shù)的發(fā)展,移動辦公的流行和手持設(shè)備的普及,以及寬帶無線市場的日漸成熟,可以預(yù)見,基于IEEE 802. 16 系列標準的寬帶WMAN 技術(shù)以其在覆蓋范圍、傳輸速度和綜合成本等方面的優(yōu)良特性,將獲得巨大發(fā)展。

   

• 通信詞典解釋