寬帶無線接入技術(shù)----WiMAX

1、背景

WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)是一種可用于城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network，MAN)的寬帶無線接入技術(shù)，并且是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。它的主要作用是提供無線“最后1000m”接入，可提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，覆蓋范圍可達(dá)50km，最大數(shù)據(jù)速率可達(dá)75Mbit/s，適合于有線接入性價(jià)比不高的環(huán)境。

目前，WiMAX已經(jīng)成為IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的代名詞。IEEE 802.16空中接口具體標(biāo)準(zhǔn)包括：

*IEEE 802.16：空中接口(媒體接入控制子層和10-66GHz物理層)；

*IEEE 802.16a：增補(bǔ)方案，需要申請?jiān)S可證的2-11GHz頻段；

*IEEE 802.16b：增補(bǔ)方案，無需申請?jiān)S可證的5-6GHz頻段；

*IEEE 802.16c：增加了系統(tǒng)的互操作性；

*IEEE 802.16d：2-11GHz頻段互操作性規(guī)范；

*IEEE 802.16e：移動(dòng)無線城域網(wǎng)方案。

隨著802.16標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，2001年成立的WiMAX論壇是采用IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和器件供應(yīng)商成立的一個(gè)非贏利性團(tuán)體，其成員由最初的6名發(fā)展到如今的200多名。在我國，華為、中興和潤迅已經(jīng)加入了該論壇，還有數(shù)家國內(nèi)企業(yè)正在申請加入該論壇。目前，該論壇正與各標(biāo)準(zhǔn)組織、政府各相關(guān)部門磋商，為WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的全球一致性做努力。論壇正在建立WiMAX認(rèn)證中心----進(jìn)行產(chǎn)品的兼容性和互操作性認(rèn)證，這將為WiMAX的大規(guī)模應(yīng)用打下基礎(chǔ)。按照論壇的發(fā)展計(jì)劃，到2005年下半年，可實(shí)現(xiàn)用統(tǒng)一認(rèn)證的WiMAX產(chǎn)品建設(shè)寬帶無線接入網(wǎng)。但此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)雖然可實(shí)現(xiàn)無線接入，但是移動(dòng)性比較差，對移動(dòng)性的改善可望在2007年實(shí)現(xiàn)。雖然在移動(dòng)性方面不盡人意，但是該網(wǎng)絡(luò)能夠提供接近于正常話音質(zhì)量的VoIP，更能夠提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此它會(huì)有比較廣闊的市場空間。

2、WiMAX技術(shù)特點(diǎn)

(1)鏈路層技術(shù)

在WiMAX技術(shù)應(yīng)用(室外遠(yuǎn)距離傳送)過程中，無線信道的衰落現(xiàn)象非常明顯，在質(zhì)量不穩(wěn)定的無線信道上運(yùn)用TCP/IP，其效率將十分低下，因?yàn)門CP/IP的特點(diǎn)之一是對信道的傳輸質(zhì)量有較高的要求。面對日益增長的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線寬帶接入技術(shù)必須適應(yīng)FCP/IP對信道傳輸質(zhì)量的要求，因此，WiMAX技術(shù)在鏈路層加入了ARQ機(jī)制，減少了到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯(cuò)，大大提高了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量；同時(shí)，WiMAX采用天線陣、天線極化等天線分集技術(shù)來應(yīng)對OLOS(阻擋視距)和NLOS(非視距)造成的深衰落。這些措施在一定程度上提高了WiMAX數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅堋?/p>

(2)QoS性能

WiMAX能夠向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻、話音(VoIP)業(yè)務(wù)，可提供3種等級的服務(wù)：CBR(Constant Bit Rate，固定帶寬)、CIR(Committed Rate，承諾帶寬)、BE(Beat Effort，盡力而為)。CBR的優(yōu)先級最高，在任何情況下網(wǎng)絡(luò)操作者與服務(wù)提供商都能以高優(yōu)先級、高速率及低延時(shí)為用戶提供服務(wù)，保證用戶訂購的帶寬；CIR的優(yōu)先級次之，網(wǎng)絡(luò)操作者以約定的速率來提供服務(wù)，但速率超過規(guī)定的峰值時(shí)，優(yōu)先級就會(huì)降低，還可以根據(jù)設(shè)備帶寬資源情況向用戶提供更多的傳輸帶寬；BE的優(yōu)先級最低，這種服務(wù)類似于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的盡力而為服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)不提供優(yōu)先級與速率的保證，在系統(tǒng)滿足其他用戶較高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的條件下，盡力為用戶提供傳輸帶寬。

(3)物理層技術(shù)

物理層采用的技術(shù)是時(shí)分多址：(TDMA)，可以是TDD雙工模式或FDD雙工模式。這種多址方式能保證較小的傳輸時(shí)延，支持面向連接的業(yè)務(wù)，也是系統(tǒng)提供QoS和差異化服務(wù)、帶寬動(dòng)態(tài)分配的基礎(chǔ)。

(4)無線射頻要求

由于IEEE 802.16系列協(xié)議可以使用的頻率范圍為2-11GHz和10-66GHz，因此不同地區(qū)、不同運(yùn)營商采用的頻率可能會(huì)有所區(qū)別，因此WiMAX設(shè)備的RF(無線射頻)模塊具有多樣性，可以有多種實(shí)現(xiàn)方案。

另外，WiMAX技術(shù)在吞吐量、可擴(kuò)展性以及增強(qiáng)的安全性能等幾方面也具有明顯的優(yōu)勢。

3、WiMAX應(yīng)用

3.1　應(yīng)用定位

WiMAX是一種定位于寬帶IP城域網(wǎng)的無線接入技術(shù)。主要用于固定寬帶無線接入(FBWA)、地理位置分散的信息熱點(diǎn)的回程傳輸或大業(yè)務(wù)量用戶的接入。從系統(tǒng)容量上看，WiMAX有顯著的優(yōu)勢：基站的一個(gè)扇區(qū)可同時(shí)支持60多個(gè)采用E1/T1的企業(yè)用戶和數(shù)百個(gè)采用xDSL的家庭用戶，即WiMAX的一個(gè)基站可以同時(shí)接入數(shù)百個(gè)遠(yuǎn)端用戶站；可為同一用戶站提供多個(gè)業(yè)務(wù)流的傳輸能力，較大地提升實(shí)際接入的用戶數(shù)。

WiMAX作為城域網(wǎng)的接入手段，采用了多種技術(shù)來應(yīng)對建筑物阻擋情況下的NLOS和OLOS的傳播條件，因此可實(shí)現(xiàn)非視距傳輸。WiMAX系統(tǒng)可連接WLAN的熱點(diǎn)和互聯(lián)網(wǎng)；作為企業(yè)T1(接口)或家庭xDSL和Cabel Modem的無線擴(kuò)充技術(shù)。因此從這個(gè)意義上說，WiMAX解決了“最后1000m”的接入問題，特別是對于很多發(fā)展中國家或偏遠(yuǎn)地區(qū)沒有Cable和DSL服務(wù)(有線基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用較高)，通過部署WiMAX網(wǎng)絡(luò)能有效地解決寬帶接入問題。

3.2　我國市場空間

在我國也存在著WiMAX的市場空間，如現(xiàn)有的固網(wǎng)運(yùn)營商，可采用該技術(shù)給農(nóng)村、山區(qū)等提供寬帶網(wǎng)絡(luò)；消防、公安局等部門采用該技術(shù)來組網(wǎng)，不僅實(shí)時(shí)調(diào)度功能強(qiáng)，可提供較高的安全保障，并且投資少；無線通信的ISP可以用WiMAX作為大范圍、低成本覆蓋的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)难a(bǔ)充；新的運(yùn)營商及地區(qū)性的小公司為降低投資風(fēng)險(xiǎn)可采用WiMAX技術(shù)。

目前，我國運(yùn)營商還沒有加入WiMAX論壇，該技術(shù)的商業(yè)模式還比較粗糙，但相對于在我國發(fā)展的其他固定無線接入技術(shù)，該技術(shù)有其生命力。比如：LMDS接入的上下行是不對稱的，從技術(shù)設(shè)計(jì)上看局限于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，而WiMAX是單一通道，與Wi-Fi的調(diào)制解調(diào)方式相同，但比Wi-Fi有更大的覆蓋范圍和更好的服務(wù)質(zhì)量，如果再進(jìn)一步發(fā)展WiMAX的可移動(dòng)性，則會(huì)有比較好的應(yīng)用前景。

目前，我國已經(jīng)對WiMAX的頻段做了相應(yīng)的規(guī)劃，中國無線電管理委員會(huì)已經(jīng)將3.4GHz的頻段預(yù)留，因?yàn)榭捎糜诎l(fā)展WiMAX的頻段范圍為2-11GHz。