通信人家园

标题: 转帖]WiMAX技术综述 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2006-10-30 01:02

作者: aladding11 标题: 转帖]WiMAX技术综述

人类的科学总是不断进步的，技术总是为应运而生的。WiMAX 作为一项新兴技术，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，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。本文主要针对WiMAX技术产生的背景，技术特点，主要应用，存在问题以及发展趋势进行简单的介绍。

1 WiMAX的产生背景

20世纪90年代宽带无线接入技术发展迅速，以本地多点分配系统（LMDS）和多信道多点分配为代表的无线技术的市场定位为小型办公室（SOHO），中/小企业，城市商业中心等用户。但是这一产业并没有像人们预期的那样进一步繁荣壮大，一个重要的原因就是没有同意的全球性宽带无线接入标准。

1999年，IEEE成立了802.16工作组来专门研究宽带无线接入技术规范，目标是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准：802.16-2004，即802.16d固定宽带无线接入标准和802.16e支持移动特性的宽带无线接入标准。IEEE802.16d标准于2004年10月1日发布，它规范了固定接入下用户终端同基站系统之间的空中接口，主要定义空中接口的物理层和MAC层。802.16e标准的最大特点在于对移动性的支持。该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入系统，工作在小于6GHZ，适宜于移动性的许可频段，可支持用户终端以车辆速度行动，同时802.16d规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。

IEEE802.16工作组主要针对Wireless MAN的物理层和MAC层制定规范和标准。为了形成一个可运营的网络，IEEE802.16技术必然需要其他部分的支撑，所以WiMAX论坛应运而生。WiMAX论坛成立于2001年4月，最初该组织旨在对基于IEEE802.16标准和ETSI HiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证，通过WiMAX认证的产品会拥有“WiMAX（r）CERTIFIED”标识。随着802.16e技术和规范的进展，该组织的目标也逐渐扩展，不仅要建立一整套基于IEEE802.16标准和ETSI HiperMAN标准的认证体系，同时还致力于可运营的宽带无线接入系统的研究，需求的分析，应用模式的探索，市场的拓展等一系列大力促进宽带无线接入市场发展的工作。通常认为，IEEE802.16工作组是IEEE802.16WiMAX空中接口规范的制造者，而WiMAX论坛是技术和产业链的推动着。目前WiMAX几乎成了IEEE802.16WiMAX技术的代名词，其空中接口规范涵盖了IEEE802.16d/e标准。其实在WiMAX产生之前，无线微波通讯就已经存在了很多年，从最早用于电视信号传输的微波干线，到后来作为线路备份，甚至C波段的卫星通讯。近几年中国联通又开通了工作在26G频段的LMDS无线接入服务，以及从2001年开始在部分城市招标开通的3.5G频段固定无线接入服务。微波无线通讯早就不是什么新的技术。自从2001年包括Nokia、英特尔在内的世界著名供应商发起成立WiMAX以后，WiMAX受到业界的高度关注。甚至被评选为未来最重要的十大技术之一。很多人甚至用取代3G的乐观态度寄予WiMAX以厚望。

WiMAX（World Interoperability for Microwave Access）全称为全球微波接入互操作性，是基于IEEE802.16标准的无线城域网技术。虽然在WiMAX组织正式成立以前，微波通讯就已经在各个领域被利用，但是由于各家设备不兼容，没有一个权威的组织制定统一的协议标准并对各家的设备进行认证，加之世界各国对无线频谱的管理并不完全一致，每个设备厂商提供的解决方案有很强的专用性，应用领域和应用范围都受到限制，致使设备成本居高不下。WiMAX组织从2001年开始制定标准，并对芯片、设备进行认证，规模经济使成本下降成为可能，WiMAX的应用领域也随之扩大。据统计，截止到2002年美国有2400个ISP（互联网接入服务提供商）为超过6000个无线接入市场服务，但是由于标准不统一，各个供应商设备昂贵，不能互联，给用户带来了很大的负担。WiMAX的出现正好能够解决这个问题。

2 WiMAX的技术特点

WiMAX无疑是现在最新的无线技术，其最大传输速度75Mbit/秒、最大传输距离可达50km&可高速实现远距离传输的无线通信技术“WiMAX”在美国倍受瞩目，大有胜过无线LAN之势。该技术究竟将会应用在何领域，又会如何应用呢？WiMAX设想的用途与无线LAN完全不同。无线LAN一般应用于百米以内的通信距离，也即“局域网”。而WiMAX则可以在数公里到几十公里的范围内应用。 WiMAX基于IEEE802.16标准。大体上可分为2种，一种是IEEE802.16-2004，于今年6月以IEEE802.16a标准为基本制定而成。设想最大传输距离为7km～10km的固定区域。另外一种就是目前正在制定中的IEEE802.16e，面向移动终端，最大传输距离为3km～5km。当前，人们特别关注的就是规格已确定的802.16-2004。预计2005年上半年就会有相关产品亮相，它主要用于连接互联网服务的接入线路。也就是替代使用电话线的ADSL等，将通信运营商与用户连接起来。

WiMAX技术的突出特点是比WiFi具有更远的覆盖半径。WiFi主要是解决100米内的无线接入问题，是属于WLAN（无线局域网）的范畴。WiFi在开阔地带最远可以达到300米，在室内一般有效覆盖范围在100米以内。而WiMAX最远可以达到50公里的覆盖范围，属于无线城域网（WMAN）的范畴，其典型应用的覆盖范围是6－10公里。相比3G提供小于2M的带宽，WiMAX每个基站最多可以划分成6个扇面，每个扇面可以提供70M独立带宽，并且基站的覆盖范围是3G基站的10倍。因此有人认为WiMAX将取代3G，成为下一代通讯的主流技术。

针对802.16a不具备移动性能的问题，WiMAX在此基础上制定了802.16e标准。按照802.16e标准，手持PDA步行或者使用移动计算设备，无线连接也不会中断。因此WiMAX具有了移动性能。不过满足该标准的产品，要在2006年才能正式投入商用。

根据分析机构的预测，由于WiMAX标准统一，基站和客户端的规模经济得以实现。到2005年，预计每套WiMAX芯片组的价格将在25美金左右，每个基站的建设成本将控制在20000美金以下。回顾WiFi客户端从千元级别迅速下降到百元级别，规模经济将是WiMAX最有竞争力的优势。保守计算，按照一个基站4个扇面，每个扇面提供50M带宽，覆盖范围为10公里，为每个客户提供512K独立带宽，一个基站可以同时为400个客户服务，每个客户分摊基站的费用为50美元，运营商的初期投入成本压力并不大。加上WiMAX对地形的良好适应性，在客户密度小的区域费用远远低于光纤或者双绞线，WiMAX在宽带接入领域将有很强的竞争力。

3 WiMAX技术应用场景

WiMAX论坛给出了WiMAX技术的5种应用场景定义，即，固定，游牧，便携，简单移动和全移动。

（1）固定应用场景：固定接入业务是802.16运营网络中最基本的业务模型，包括用户因特网接入，传输承载业务以及Wi-Fi热点回程等。

（2）游牧应用场景：游牧式业务是固定接入方式发展的下一个阶段。终端可以从不同的接入点接入到一个运营商的网络中；在每次会话连接中，用户终端只能进行站点式的接入；在两次不同网络的接入中，传输的数据将不被保留。在游牧式及其以后的应用场景中均支持漫游，并应具备终端电源管理功能。

（3）便携应用场景：在这一场景下，用户可以步行连接到网络，除了进行小区切换外，连接不会发生中断。便携式业务在游牧式业务的基础上进行了发展，从这个阶段开始，终端可以在不同的基站之间进行切换。当终端静止不动时!便携式业务的应用模型与固定式业务和游牧式业务相同。当终端进行切换时，用户将经历短时间（最长为2S）的业务中断或者感到一些延迟。切换过程结束后，TCP/IP应用对当前IP地址进行刷新，或者重建IP地址。

（4）简单移动应用场景：在这一场景下，用户在使用宽带无线接入业务中能够步行，驾驶或者乘坐公共汽车等，但当终端移动速度达到60-120KM/H时，数据传输速度将有所下降。这是能够在相邻基站之间切换的第一个场景。在切换过程中，数据包的丢失将控制在一定范围，最差的情况下，TCP/IP会话不中断，但应用层业务可能有一定的中断。切换完成后，QoS将重建到初始级别。简单移动和全移动网络需要支持休眠模式，空闲模式和寻呼模式。移动数据业务是移动场景（包括简单移动和全移动）的主要应用，包括目前被业界广泛看好的移动电子邮件，流煤体，可视电话，移动游戏，移动VOIP（MVOIP）等业务，同时它们也是占用无线资源较多的业务。

（5）全移动应用场景：在这一场景下，用户可以在移动速度为120KM/H甚至更高的情况下无中断地使用宽带无线接入业务，当没有网络连接时，用户终端模块将处于低功耗模式。

在上述的几种应用中，WiMAX都支持数据、语音和视频。WiMAX独有的服务质量保证（QoS）、按需提供的带宽分配、自适应参数调整等特点，给组网带了更大的灵活性。例如在语音和视频服务中，对时延非常敏感，但是对差错就不那么敏感，而数据服务则正好相反，对时延不敏感，对差错非常敏感，WiMAX可以根据上层应用不同提供不同等级的服务质量保障，提高网络吞吐容量。

商业用户可能需要更宽的带宽，而家庭用户可能就不需要很高的带宽，视频点播需要较小的上行带宽而需要很高的下行带宽，对这些WiMAX都可以灵活配置予以满足。在距离和通讯速度之间，WiMAX也可以自动适应，例如为了满足距离要求调整信号调制方式，降低速度保证通信。

频谱波折不过就在英特尔全力推进WiMAX的时候，世界最大手机供应商，也是3G最重要的设备供应商，WiMAX的发起人之一Nokia宣布退出WiMAX（最新消息Nokia又宣布重新加入WiMAX组织）。业内有分析人士认为，Nokia的退出实际上反应了WiMAX的频谱难题。虽然视距传输的802.16和非视距传输的802.16a分别工作在11－60G的频段和2-11G的频段，表面看来频率资源非常丰富。但是各国对无线电频率的管理并不统一，在上述频段塞进了太多的应用：微波雷达、导航、遥感测试、卫星通信、WiFi等等。同时对一些不需要执照的频段，任何人都可以使用，这好比是在一个公共的会议室里，大家都可以大声说话，但是能否听见则是另一回事。Nokia的退出，实际上证实了这种担忧。已经有执照许可的频段面临竞争，不需要执照许可频段的又面临难以解决的干扰问题。WiMAX要适应各个国家的频谱问题，并不是一件容易的事。

但是事情并没有看起来那么悲观，WiMAX在技术上的吸引力有足够动力改变这个现状。英特尔从今年4月起就开始了游说，英特尔的理由是既然现在无线电频率可以用在更多有趣的事上，为什么不可以改变它呢？

2003年，在中国第三届宽带无线技术大会上，国家无线电管理局副局长谢飞波介绍，国际电信联盟在5G的频段上为无线固定、移动业务增加了频率，使5G频段上目前有600M的频率可以用于无线移动和固定通讯。这实际上已经开始着手给WiMAX宽带无线接入应用提供充足的频率资源。

在3.5G频段上，中国从2001年6月和2003年2月开始进行了招标，在数个城市开展无线接入的尝试。

比较有意思的是各种对WiMAX进行市场预测的分析报告，都把中国作为一个非常重要的市场。在其中一份分析资料中还把中国称为世界最大的宽带无线接入市场。这份报告分析，中国从2001年开始，用于ADSL的投资已经有数亿美元之多，通过ADSL接入互联网的用户从100万上升到1000万之多。中国在2000年将3.5G中的2个频段许可给了5个城市，2003年给了32个城市，很快中国300多个城市都将得到这个许可。

这份报告还列举了在中国可能应用的业务领域，电话、互联网茶馆、医疗保险网络、企业电话交换机的中继线路、企业网络接入、银行专用网络以及高速移动互联网业务。

目前看起来，已经没有什么力量能够阻挡WiMAX的应用了，唯一的悬念是拿WiMAX来干什么。数年前有一个宽带网络应用瓶颈调查，众说纷纭，但是后来的事实证明所有的应用、产业环境、消费意识都不是问题，当宽带变得像大白菜一样便宜时，所有的问题都不成为问题。

时间: 2006-10-30 01:08

作者: will1983

这个现在单个CPE的价格太高了。

时间: 2006-10-30 17:39

作者: oldgoat

希望早日应用普及啊

时间: 2006-10-30 18:33

作者: wkq3k

越是新技术越不成熟，苦的是搞运维的兄弟。

时间: 2007-10-18 18:28

作者: qiaofenger

通信人家园 (https://www.txrjy.com/)