WiMax技术的发展与未来

leesiwen

越来越多的笔记本电脑用户和消费者都在使用功能强大的智能手机或PDA，他们喜欢无线数据服务。但是，当前在短程无线 LAN 或Wi-Fi（无线保真）网络与手机运营商部署的无线 WAN 之间存在着一个明显的缝隙。手机网络无法提供Wi-Fi 的带宽，而 Wi-Fi 不能扩展到覆盖整个城市区域。Mobile WiMax（微波接入全球互操作）技术符合 IEEE 802.16e 规范，它填补了这个缝隙，至少从技术角度可以这么认为（见附文1“Mobile WiMax与WiMax 论坛”以及附文2“固定还是移动？”）。比较不确定的是 WiMax 是否可以实现跨区域的存在，如在北美甚至全世界。此外，对于 WiMax 在今天以及未来转向 4G 网络的无线世界中扮演的角色，从IC 供应商到手机运营商都有各自的不同观点。       总的说来，WiMax 可以实现从单点接入到区域手机网络的任何形式。据估计，它可以为移动用户提供至少 1Mbps 服务，也许会达到 10 Mbps 甚至更高的数据速率。今天，WiMax 或尚未标准化的类似 WiMax 网络正在一些缺乏有线网络的发展中地区提供服务。在一些其它例子中，WiMax 技术正在与有线和 DSL（数字用户线）服务竞争。例如，Clearwire 正在美国积极建立它所称的WiMax类网络。Clearwire由手机先驱人士Craig McCaw建立，已进入30多个美国市场，拥有超过20 万用户，并且很可能正在准备IPO（初始公众股票）。该公司的价格可与 DSL 和有线竞争，提供1.5Mbps下载速度的服务。
      同时，Sprint Nextel正计划在整个美国快速推广WiMax。合并后的 Sprint Nextel拥有2.5GHz频段，该公司称将覆盖美国顶级100个市场中的 85% 家庭。公司宣称，到2008年底，它将部署一个可提供 2Mbps~4Mbps 速率的网络，覆盖 1 亿人口。但在美国，只有 Sprint 定位在一个广泛可用的频段，可以用于快速发展。
4G 究竟是什么？
      Sprint 的庞大计划和韩国大规模部署 WiMax 的决策引出了一个问题， WiMax是否现在已成为 4G 网络中先进技术的候选者，而 4G 正在成为 3G 手机网络的后继者。确实，Sprint、英特尔、三星和摩托罗拉都在有关自己合作伙伴和部署计划的新闻发布时使用了4G的标签。但高层们很快避免提到这个术语。Sprint Nextel移动宽带运营高级副总裁Atish Gude说：“我不想成为第一个为4G下定义的人。”
      英特尔WiMax解决方案总经理 Joe Nardone也同意他的观点：“我讨厌把WiMax叫做4G。”你可能还记得英特尔对WiMax的支持而花的大笔费用，也许会认为英特尔会欢迎4G的绰号，以及WiMax看似超越其它潜在4G技术的早期迹象。但4G标签伴随着各种政治、后勤以及技术问题。
      与4G的前身2G、2.5G和3G类似，4G成为前面各代业务的发展方向。3G 电话仍能支持老式网络，但在今天的北美，即使找到3G连接也可能有麻烦。此外，两种主要的3G 网络分别在CDMA（码分多址）和 GSM（移动通信全球系统）阵营中发展，它们均基于2G的频段，以及各方调制方式的开发进展。Mobile WiMax处于一个明显不同的频段，采用OFDM（正交频分复用）技术。
      4G 的有些定义与早期手机技术有相当大的偏离。仔细阅读维基(Wikipedia)的 4G 定义，就会发现它的 100 Mbps 数据速率和最大频谱效率的目标。虽然高通(Qualcomm)公司有不同观点，但多数专家都同意，OFDM 是实现最大频谱效率所必不可少的技术，尤其是每秒每赫兹的位数。另外，维基明确地把 4G 定义为一种 IP（互联网协议）网络，并有像 QoS（服务质量）的功能，它可以支持承载语音流量的纯 VoIP（IP 语音）方法。
和财政补贴说再见
      在美国，将 WiMax 标记为 4G 技术的最大问题可能是业务模型。基带或 SoC（单片系统）市场的主要 WiMax 半导体供应商，如英特尔、Wavesat 和富士通，以及射频市场上的 Analo g Devices 与 SiGe Semiconductor 都在标准公布的第一天就展示了相关技术。所有这些公司的高层人士都可以说出一系列从他们当地零售商那里购买 WiMax 器件的用户名单，而不限于特定的服务供应商。甚至 Sprint 也强调，WiMax 不会走以往移动业务中获得成功的财政补贴和服务合同的老路。
        对于 WiMax 设备，Sprint 的 Gude 表示：“我们不希望成为控制这些设备的人。”Gude 称补贴方式最终会增加技术的总体成本。
        英特尔的 Nardone 说：“没有了补贴模型，低成本数据服务的经济性就成立了。”他还称，WiMax 用户甚至不需要服务合同。据推测，用户可以购买一个特定网络的服务，甚至按次购买。Gude 和Nardone 都同意在 WiMax 中将不存在一台设备与一份服务合同的一对一关系。
      无疑，Sprint Nextel 及其伙伴英特尔、摩托罗拉、三星和后来的诺基亚都正在用 WiMax 作大胆的尝试。对服务供应商来说，几乎是前所未闻的举动就是在一年内宣布采用一个新技术，而在次年就开始推广服务，并在接下来几年内广泛部署。英特尔当然很欣赏那些高姿态的合作伙伴，因为它对WiMax有巨大投入。但我们仍然希望了解所有这些动机何时付诸实施，以及如何展开部署。
       也许我们永远不会知道Sprint和 Nextel 是否会实现它们的合并，这种合并很大程度上是由于对WiMax未来潜能的某些战略观点所致。或者，WiMax拥护者恰逢好运，Sprint Nextel 需要一种从专利金方面考虑比其它方案更有吸引力的宽带无线技术？不止一个预言家认为，如果没有 Sprint 的支持，WiMax在美国就会面临死亡。
Sprint Nextel必须推出某种类型的无线数据服务。作为合并的条件之一，Sprint Nextel要面对FCC（美国联邦通信委员会）的一个指令，即在2009年前用其宽带2.5GHz频段提供数据服务。据说Nextel已经对Flarion的基于OFDM的技术作了测试，而高通公司在2005年年中收购了该技术。
你会发现，高管人士并不愿意继续这种表述，但Sprint Nextel几乎肯定要逃离高通知识产权的控制。WiMax可能是Sprint满足FCC要求的唯一选择，否则就会失去2.5GHz的使用许可。WiMax也使Sprint Nextel具有了在3G市场协商使用高通技术的优势。我们也可以打赌，高通公司将声明在WiMax领域拥有知识产权权利。WiMax论坛在其网站上有一些知识产权数据，但一旦宽带开始部署，谁欠谁的问题还远未确定。
       Sprint将如何开始部署WiMax？Sprint的Gude称该公司将采用笔记本电脑的数据卡和台式调制解调器，虽然该技术的定义明显写着“移动”二字。Sprint称其潜在用户目标是1亿，这意味着Sprint将覆盖整个城市地区，它将用3G基站和天线定位来配合 WiMax 的支持。但Sprint不会沿城市间的高速公路部署 WiMax，这影响到它建立全面3G覆盖的计划。
台式调制解调器的计划使 Sprint 处于与 DSL 和有线运营商直接竞争的境地。Analog Devices 的 WiMax 技术业务总监 Tom Gratzek 说：“Sprint 可以用这个计划作为进入家庭市场的一种攻势。”
但Sprint的Gude不同意这个说法，他说：“目标是互联网的移动化。”
英特尔的兴趣更多地在移动客户上，首要的是笔记本电脑用户。英特尔的Nardone 称：“3G是一个伟大的起点。但它还远没有实现互联网移动化。”他还就今天的3G数据服务补充说：“这只是一个小小的突破。”
Wi-Fi与WiMax的整合
       英特尔看到了 Wi-Fi 与 3G 之间的大空隙，但正如 Nardone 进一步指出的，英特尔并不想强迫用户在 WiMax 和 3G 之间作出抉择，因为 WiMax 在覆盖范围上不及 3G。用三频而不是双频会有什么问题？成本总是因素之一，但这些无线电设备都用 Mini PCI 卡集成在笔记本电脑中，而笔记本电脑一般都有两个 Mini PCI 插槽。所以，英特尔正在将 Wi-Fi 和 WiMax 集成到单个芯片组中，希望每台笔记本电脑最终都能装备该芯片组。
      当然，英特尔公司已经在 2006 年 12 月的香港 3G 世界大会上演示过一台能支持所有三种网络的笔记本电脑。该笔记本电脑采用英特尔的 WiMax Connection 2300 芯片组，它包括一个支持 Wi-Fi 和 WiMax 以及支持在2.3GHz~2.7GHz、      
3.5GHz 和 3.8 GHz 频段频率的射频基带。该射频应支持供应商在全球部署 Mobile WiMax 所使用的频段。
      Wi-Fi 和 WiMax 都使用 OFDM，这使整合成为可能。另外，两种技术工作在相似的频谱内，甚至可以共享同一天线。英特尔还未确定新芯片组的价格。该公司称设计已经完成，计划在今年晚些时候出货。坦率地说，英特尔只需要等待 Sprint 在明年推出 WiMax。
      有意思的是，其它 Wi-Fi 领先者（如 Atheros、Broadcom 和 Marvell）还没有讨论 WiMax 计划。但是，如果从 Wi-Fi 向 WiMax 的转移像英特尔宣称的那么简单，就可以期待其它 Wi-Fi 芯片制造商的加入。其它 WiMax 基带芯片的重要供应商包括富士通、Sequans、Picochips 和 Wavesat。
      WiMax 肯定会进入美国吗？没这么快。现在还有很多问题：从价格合适且低功耗的硅片，到是否 Sprint 可以提供有竞争能力的网络部署（见附文3“便携性要求低功耗芯片”）。
      高通表达了一个观点，即 GSM阵营和CDMA阵营的先进技术（前者是3GPP，第三代伙伴项目，后者是3GPP2，第三代伙伴项目2）都将满足移动宽带的需求，并且好于 WiMax。高通CDMA技术产品管理高级总监 Peter Carson指出，3GPP HSPA1（高速分组接入）技术将很快提供高达28Mbps 的下行链路速率。HSPA1是HSDPA（高速下行链路分组接入）和HSUPA（高速上行链路分组接入）的增强和组合。Carson甚至宣称，CDMA EVDO（数据展开优化） A修改版提供的每信道数据速率要好于Mobile WiMax。
      Carson称，发展的手机网络将超越WiMax，尤其是当你以一个单元边界的最小保证数据速率作判断时。他进一步称，手机系统有更高效的连接管理技术。最后他指出，Mobile WiMax使用一种TDD（时分复用）方法，在一个信道上双向发送流量，而手机数据方案则全部使用FDD（频分复用）方法，用一对信道同时作上行和下行传输。
      WiMax阵营中没有人接受高通公司的观点。事实上，WiMax论坛在其网站上有一个深度比较分析：在频谱上OFDM比CDMA有优势。甚至计划同时支持两种技术的Sprint Nextel也宣称，WiMax在频谱效率上至少有四倍增强，并且比CDMA技术成本更低。当然，手机运营商们正在竭力推销笔记本电脑的数据卡。这些 3G 网络扩展尚不能承载大量的语音流，但它们很快就会做到这一点。WiMax 的支持者们必然会指出，更多语音能力仍然是向 3G 技术转移的原因。
      3GPP和3GPP2集团也正在致力于基于OFDM的更长期方案（估计是为了4G），同时不断完善3G网络。3GPP 集团已经开发了 LTE（长期发展），而 3GPP1 开发了 UMB（超移动宽带），两者概念上均类似于 Mobile WiMax。但这些发展还处于早期阶段，无法判断成功的可能性。
      与此同时，手机集团与 WiMax 集团正开始正面冲突。Sprint WiMax 的亲密伙伴（英特尔、摩托罗拉和诺基亚）坚持说 WiMax 只是比蜂窝技术更适合于服务许多新的频繁接入的消费产品。该集团以便携游戏机和数码相机作为例证，这些很可能是 WiMax 连接的目标。高通公司已经特别坦率地提到类似产品，甚至宣称 Snapdragon 芯片平台只针对这个技术。同时，摩托罗拉、三星和诺基亚也考虑在手机中增加Mobile WiMax支持，而三星已经在韩国销售这种产品。
      韩国被认为是早期 WiMax 的验证地。韩国企业和政府很快采纳了这种可以使他们免于高通专利重负的技术。但韩国关于早期Mobile WiMax或WiBro（无线宽带）的消息已经很普通。过去，韩国已经是一个坚定的新技术早期采纳者。Analog Devices的Gratzek估计，韩国3G服务以及光纤入户的流行都可能损害到对WiMax的理解。
      日本是正在证明WiMax未来成功可能性的下一个地区。日本政府正在准备无线宽带的频谱拍卖。英特尔的 Nardone称有4家~5家参与者已认同了WiMax技术。但是，日本也有与韩国相同的问题，因为日本也有光纤入户计划，以及热情的3G用户群。