网罗无线通信技术之WiMAX面临挑战与展望

　　崔现东 袁超伟 谭雷

WiMAX网络体系结构

　　WiMAX是建立在IEEE802.16和ETSI HiperMAN无线城域网标准基础上的无线数字通信技术，全称为全球微波接入互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access)。

　　WiMAX可以为固定站提供达75Mbit/s的传输速率，覆盖范围50km(移动站情况下覆盖范围为5~15km)，从而有效地解决最后一公里的接入，实现无缝覆盖的网络。

　　IEEE 802.16标准

　　IEEE802.16工作组成立于1999年，该工作组专门致力于固定宽带无线接入技术的标准化工作，到目前为止已经成功地制定了一系列802.16标准。

　　根据是否支持移动性，可以将IEEE802.16系列标准分为两类，一类是固定宽带无线接入空中接口标准，主要指802.16d；另一类是移动宽带无线接入空中接口标准，主要是指802.16e。此外，IEEE802.16系列标准还有802.16c、802.16f、802.16g和802.16h等。

　　WiMAX组织与IEEE802.16工作组之间有着非常紧密的关系，但它们在分工上存在不同。具体来讲，后者是标准的制定者，前者是标准的推动者，前者将对产品是否符合后者的要求进行认证。因此，WiMAX几乎已经成为IEEE802.16标准的代名词。

　　WiMAX的关键技术

　　未来通信正朝着宽带多媒体方向发展，要实现这样的系统,需要选择合适的调制技术实现高速传输，并尽可能减少多径干扰，保证信道传输质量。WiMAX在物理层选择OFDM/OFDMA技术，在提高信道容量方面采用MIMO技术。

　　为了保证多媒体业务质量，WiMAX在无线链路层采用了自适应技术，包括自动重传请求(ARQ)和混合自动重传请求(HARQ)机制、自动功率控制技术及自适应调制编码技术，分别用来提高传输的可靠性，降低信道间干扰，提高传输速率。

　　此外，WiMAX采用时分多址方式，可以是TDD模式或FDD模式，其MAC层提供面向连接的业务，支持固定速率、实时可变比特率(VBR)、非实时可变比特率、尽力而为四种业务类型，这种差异化服务可以很好地为业务提供QoS保障。

　　WiMAX的技术特点

　　WiMAX在网络物理层上采用OFDM/OFDMA技术使频谱利用率大大提高。同时采用Mesh、Beamforming及MIMO等先进的技术改善了非视距性能，出众的系统增益功能可提供更强的远距离信号穿透阻挡物能力，其基站覆盖范围最大为50km，每扇区吞吐量最高可达75Mbps，根据实际需求信道带宽可以进行调整，从而更有利于抵抗干扰、节省频谱资源和进行频谱规划。

　　在实际应用方面，WiMAX具有网络兼容性好、运营成本低的特点。WiMAX论坛是目前惟一在无线宽带接入领域倡导兼容性和互操作性的组织。工业化统一标准降低了设备的制造成本和系统造价，而且对于运营商来说，标准化的空中接口和技术规范，使不同设备制造商的产品可以进行互通，降低了运营商对单一厂商设备的依赖性，减少投资成本和风险。

　　同时，WiMAX网络是扁平化的全IP网络，能够方便地与下一代网络进行无缝融合。

　　性能卓越的网络带来的是极强的业务接入能力，能满足突出的应用与业务。基于802.16d标准，WiMAX主要是网络链路中继、BACKHAUL应用、最后一公里接入、铜线的替代以及与WLAN的混合组网应用。从具体的应用模式来看，主要有沟通类、娱乐类、移动商务类、监控类和网络类业务，同时可以分别针对商务人士、大型企业用户及集团用户提供业务。支持点到多点的固定无线接入，可以与现有网络实现互联互通，同时具有IP业务、互联网接入、局域网互联、IP话音及热点地区回程等业务接入能力，它提供了一个可靠、灵活并且经济的平台，WiMAX系统的低成本接入、广泛的业务应用和用户群灵活的接入方式等，都可为运营商提供了广阔的盈利空间。

　　但是，WiMAX的发展也面临着一些难点。

　　第一，WiMAX没有全球统一的频段，这个问题将影响WiMAX的商用化和产品化发展，如果最终只能在3.5GHz等较高的频段应用，将使WiMAX在移动性上处于劣势。

　　第二，WiMAX必然会涉及到与3G等其他网络融合的问题，但这方面还缺少可行的解决方案。

　　第三，固定无线网络接入业务已相对成熟，但移动性还有待进一步完善，只能在最高时速60km/h的情况下保持通话连接，只有解决了移动性问题，才能使之成为真正意义上的宽带无线通信技术。

　　未来趋势及展望

　　由于WiMAX自身先进的技术优势，加上WiMAX组织和IEEE802.16工作组的不懈努力，今年6月初国际电信联盟(ITU)在日本京都会议上决定，在不久的将来为WiMAX分配官方的扩展频率，WiMAX作为B3G标准之一只是时间问题，ITU给其分配正式的扩展频率后，该技术的应用发展将会大大提速，WiMAX将会占有大部分的高速数据通信市场。

　　同时，随着技术及标准的发展与成熟，在未来的无线通信产业上，WiMAX技术将大有所为。

IEEE802.16标准相关版本

　　产品

　　三星WiMAX移动终端

　　通常支持固定接口标准(802.16d) 的产品称为WiMAX产品，支持移动接口标准(802.16e)的产品称为移动WiMAX产品。在WiMAX商用过程中，三星电子提出积极的商用计划，率先对移动WiMAX进行商用，并提供系统到终端的全面解决方案。

　　中兴WiMAX话机

　　在2007年美国无线通信展(CTIA Wireless 2007，于3月27日~29日在奥兰多举办)上。中兴推出基于802.16e的WiMAX话机，该话机使用IP语音通信，并有流媒体画面。

　　奥维通BreezeMAX平台

　　BreezeMAX是奥维通的准WiMAX平台，它采用采用OFDM技术来支持先进的非视距(NLOS)功能，设计用来为运营商提供基于IP的数据和语音宽带服务。它的设计支持宽带速度和高质量的QoS，使运营商可以在单信道内为上千名用户提供多种服务。