深入淺出析WiMAX

　　近一段時間，WiMAX這一個名詞不斷沖擊著人們的視野。有人說它將是對3G的一個補充，有人說它將對移動運營網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成威脅，也有人說它是無線寬帶接入的一項技術(shù)手段。那么，WiMAX是什么，它的現(xiàn)狀和未來如何？我們以下就來討論這一些問題。

　　WiMAX是什么

　　WiMAX是WorldInteroperabilityforMicrowave Access（全球微波接入互操作性）的簡稱，它基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)，其初衷是提供在城域網(wǎng)多廠商環(huán)境下，點對多點的寬帶無線接入，因此WiMAX亦常被稱為IEEE Wireless MAN（Metropolitan Area Network）。

　　該技術(shù)涉及到兩個國際組織的工作：IEEE802標(biāo)準(zhǔn)委員會802.16工作組和WiMAX論壇。IEEE802.16工作組是標(biāo)準(zhǔn)的制定者；WiMAX論壇是IEEE802.16技術(shù)的推廣者。后文分別對標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)和應(yīng)用模式進(jìn)行介紹。

　　從圖1中，可以看到WiMAX的技術(shù)定位，它在城域網(wǎng)中實現(xiàn)無線環(huán)境下高速數(shù)據(jù)接入。



　　WiMAX標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)

　　從WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)歷程，可以清晰地看到這一技術(shù)本身的過去和未來。到目前為止，IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)系列包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f、802.16g、802.16h、802.16i、802.16k十個標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的相應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域如表1所示。

　　其中，802.16標(biāo)準(zhǔn)于2001年12月發(fā)布，它對10-66GHz系統(tǒng)的空中接口物理層和MAC層進(jìn)行了規(guī)范，由于使用的頻段較高，因此僅能應(yīng)用于視距范圍內(nèi)。

　　802.16d標(biāo)準(zhǔn)于2004年發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)版本稱為802.16-2004，該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)范了2-66GHz系統(tǒng)的空中接口物理層和MAC層，整合前期規(guī)范，引入非視距傳輸，引入OFDM技術(shù)。同時，為了能夠后向平滑過渡到支持用戶終端以車輛速度移動的802.16e標(biāo)準(zhǔn)，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。

　　802.16e標(biāo)準(zhǔn)于2006年初發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)版本稱為802.16-2005，但還沒有產(chǎn)品面市。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系統(tǒng)工作在2-6GHz之間適宜于移動性的許可頻段，引入OFDMA技術(shù)，在5MHz的信道范圍內(nèi)提供15Mbit/s的速率。在提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，引入用戶端以車輛速度的可移動性，提出支持小區(qū)和信道間高層切換能力。

　　WiMAX應(yīng)用模式

　　從上述802.16標(biāo)準(zhǔn)來看，目前WiMAX仍不足以獨立組建全程覆蓋的移動網(wǎng)絡(luò)，因此，WiMAX論壇成立了網(wǎng)絡(luò)工作組和應(yīng)用工作組，研究和開發(fā)基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

　　網(wǎng)絡(luò)工作組標(biāo)準(zhǔn)制定分為3個階段。階段1定義了游牧、便攜和簡單移動、全移動4種使用場景和演進(jìn)，以及4個場景下系統(tǒng)功能和性能需求，目前基本結(jié)束；階段2定義4種模式下參考模型和參考點、網(wǎng)絡(luò)功能，并選擇流程和協(xié)議；階段3制定詳細(xì)的流程圖、協(xié)議棧、消息定義以及互操作下的必選和可選要求。

　　拋開標(biāo)準(zhǔn)的各個階段，可以把WiMAX的應(yīng)用劃分為兩類：固定接入應(yīng)用模式和移動應(yīng)用模式。

　　*固定接入應(yīng)用模式

　　固定接入業(yè)務(wù)是WiMAX基于802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的最基本業(yè)務(wù)模型。組網(wǎng)模式與現(xiàn)在的點對多點固定無線接入相似。在這個場景下，不支持切換和小區(qū)間用戶數(shù)據(jù)交換。終端設(shè)備可以選擇連接到信號最好的中心站。目前已經(jīng)開始規(guī)模商用。

　　WiMAX固定應(yīng)用模式的用戶及場景包括：企業(yè)用戶、小區(qū)E1/IP的承載線路；移動通信網(wǎng)絡(luò)中基站和基站控制器互連的線路；在有上網(wǎng)需求、用戶分布分散的地方如農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)，作為DSL的替代者進(jìn)行無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋；有線網(wǎng)絡(luò)無法進(jìn)入的地方，如地形地貌限制或歷史文化古跡區(qū)；鏈路備份；應(yīng)急通信。

　　與目前的3.5GHz點到多點固定無線接入相比，基于802.16-2004的設(shè)備的優(yōu)勢在于：空中接口是標(biāo)準(zhǔn)化的，設(shè)備之間具備互操作性，并具備大規(guī)模生產(chǎn)芯片以降低成本的可能；采用OFDM、MIMO技術(shù)以后，增強(qiáng)了抗多徑衰落的能力，能夠非視距傳輸，提高了頻譜利用率。

　　從2001年到2004年，信息產(chǎn)業(yè)部先后主持了三次3.5GHz頻率資源的招標(biāo)工作，從目前已經(jīng)取得頻率資源的運營商的運營情況看，3.5GHz業(yè)務(wù)開展得并不順利。而要求視距傳輸、空中接口私有化、設(shè)備成本高昂、組網(wǎng)復(fù)雜一直是3.5GHz在中國不能大規(guī)模實施的原因。

　　*移動應(yīng)用模式

　　移動應(yīng)用模式包括：游牧式業(yè)務(wù)，終端可以從不同的接入點，接入一個運營商的WiMAX網(wǎng)絡(luò)，不支持不同基站之間的切換；便攜式業(yè)務(wù)，在步行速度下具有有限的切換能力，主要面向家庭接入和商務(wù)人士用戶市場，終端可為PCMCIA卡，放置在便攜機(jī)里，規(guī)模商用時間估計要到2007年以后;全移動業(yè)務(wù)，支持車速移動下無中斷的應(yīng)用，面向個人用戶市場，可漫游切換，終端可為PDA，市場容量很大，商用時間估計要到2008年甚至2009年以后。

　　WiMAX移動應(yīng)用模式采用符合IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。WiMAX移動應(yīng)用模式是面向個人用戶的，提供支持切換和QoS機(jī)制的無線數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，可以通過蜂窩組網(wǎng)方式覆蓋較大區(qū)域。由于WiMAX移動應(yīng)用模式和WLAN、3G一樣能夠提供個人用戶無線數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，而在覆蓋范圍、速率、移動性支持及終端成本方面各不相同，因此電信運營商需要考慮它們之間的協(xié)同工作，以滿足用戶的多樣化需求。但是符合IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的工作頻段在我國還沒有確定下來，相關(guān)的系統(tǒng)容量、覆蓋范圍等仍無法確定。

　　問題討論

　　介紹標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)和應(yīng)用模式以后，我們可以看到WiMAX得以聲名遠(yuǎn)播，很大因素上是因為把這一個概念與高速率、高覆蓋面積、移動性幾個性能指標(biāo)聯(lián)系到了一塊。為了客觀看待這一技術(shù)，我們對幾個問題做簡要分析。

　　*WiMAX能否替代現(xiàn)有的3.5GHz系統(tǒng)？

　　前文在固定接入應(yīng)用模式中分析了WiMAX與3.5GHz系統(tǒng)相比的優(yōu)勢。3.5GHz系統(tǒng)由于互操作性差、成本高、組網(wǎng)模式不清晰等原因，在中國沒有得到廣泛應(yīng)用。

　　WiMAX覆蓋的頻率范圍比3.5GHz更廣，目前，比較成熟的產(chǎn)品多是工作在2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz頻段。3.5GHz頻段需要執(zhí)照許可，獲得執(zhí)照的運營商可以利用3.5GHz的頻率資源，借助WiMAX網(wǎng)絡(luò)，提供新的組網(wǎng)思路，走出目前在3.5GHz點對多點無線寬帶接入的業(yè)務(wù)發(fā)展困境。

　　*WiMAX能夠很快形成與3G移動系統(tǒng)的競爭？

　　WiMAX（802.16e）與3G技術(shù)，由于定位的不同，二者存在很大差異。

　　從運營系統(tǒng)上看，WiMAX首先定義了空中接口的物理層和MAC層，而MAC層之上采用的協(xié)議以及核心網(wǎng)部分不在802.16e所包含的范圍之內(nèi)，暫時不構(gòu)成完成的移動系統(tǒng)。3G首先是完整的移動系統(tǒng)，空中接口、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)規(guī)范等都已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作。

　　從無線應(yīng)用上看，WiMAX在相當(dāng)長的時間內(nèi)將主要解決熱點覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動性。3G則是連續(xù)覆蓋，用戶以全移動為主。

　　從業(yè)務(wù)能力上看，WiMAX提供的主要是具有一定移動特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和802.16e終端持有者。3G從設(shè)計最初就是為話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共同設(shè)計的，語音QoS有較高的保障。3G的數(shù)據(jù)能力也在不斷提高，3G增強(qiáng)型如HSDPA，已經(jīng)可以實現(xiàn)10Mbit/s的接入速率。

　　WiMAX可作為3G及3G演進(jìn)的一種無線城域網(wǎng)、多點基站互聯(lián)的重要支持手段，兩者潛在的應(yīng)用模式存在巨大差異，到目前為止，不存在3G和WiMAX競爭問題。未來WiMAX可能融合入3G的成熟運營系統(tǒng)。在3G發(fā)展初期，WiMAX可以在數(shù)據(jù)方面彌補3G的不足。

　　總結(jié)

　　從固定寬帶無線接入系統(tǒng)的一個分支出發(fā)，隨著IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)的完善以及WiMAX論壇對應(yīng)用的推動，憑借高數(shù)據(jù)傳輸速率、良好的覆蓋性能、逐步提高的移動能力，WiMAX的運營模式即將成熟。WiMAX將如何改變?nèi)藗兊耐ㄐ欧绞�，讓我們拭目以待�?br />

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