移動WiMAX—WiBro技術(shù)剖析

    無線寬帶接入（WiBro）專為高速無線寬帶用戶定制，被人們視作移動WiMAX。WiBro商用服務(wù)針對大容量數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，利用新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在時速60km的移動環(huán)境中，以1Mbps的高速無線接入進(jìn)行傳輸，使用戶在移動環(huán)境中享用寬帶服務(wù)。

　　1、引言

　　WiBro，Wireless Broadband Access service。無線寬帶接入，是韓國自定的標(biāo)準(zhǔn)，由韓國電子通信協(xié)會和三星電子共同發(fā)起的高速便攜式互聯(lián)網(wǎng)(HPI)項目發(fā)展而來。WiBro是一個服務(wù)品牌，采用WiMAX技術(shù)，完全兼容IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)，是世人所關(guān)注的MobileWiMAX市場開拓者。


　　無線寬帶技術(shù)能夠隨時、隨地獲得人們想要的信息，資費較低，受到越來越多的人的追捧。在現(xiàn)有的技術(shù)中，無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要采用WLAN或者蜂窩技術(shù)。WLAN雖然有低成本、高速率的優(yōu)勢，但是在覆蓋范圍、移動能力方面差強(qiáng)人意，而且在安全性和業(yè)務(wù)質(zhì)量方面難以達(dá)到運營商的要求，其盈利模式也不是很清楚。蜂窩系統(tǒng)主要基于語音業(yè)務(wù)，在移動性和業(yè)務(wù)質(zhì)量上都有很好的保證，但是數(shù)據(jù)傳輸速率慢、接入成本高，難以讓用戶接受。WiBro既能保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入速率、降低接入成本，同時又兼顧安全、質(zhì)量等不同的業(yè)務(wù)需求。


　　2、WiBro系統(tǒng)的組成


　　如圖1所示，WiBro系統(tǒng)由以下幾個部分組成：RAS(基地臺)、PSS(基地臺前端所服務(wù)的末端裝置)、ACR(基地臺往上匯集回溯的骨干)、HA(本地代理)、CN(移動節(jié)點)和基于IP子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。這個系統(tǒng)顯著的特征是子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是IPv6，IPv6是全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，所以，支持IP層的有效移動管理與WiBro數(shù)據(jù)鏈路層的有效移動管理同樣重要。在這樣的環(huán)境下，在ACR之間的切換需要基于IPv6無縫切換的移動管理。因此，WiBro為了獲得移動狀態(tài)下的無縫切換，考慮了IP移動管理機(jī)理。



圖1WiBro系統(tǒng)的組成



　　3、WiBro技術(shù)中的切換機(jī)理


　　ACR之間的切換基于IPv6，典型的IPv6移動管理方案是移動IPv6。這個方案對在切換中時間靈敏和損耗靈敏的申請有嚴(yán)格的限制，也就是當(dāng)一個移動節(jié)點進(jìn)入另外一個IP網(wǎng)絡(luò)中，必須更新在HA和CN中的care-of-address。


　　在WiBro系統(tǒng)中，當(dāng)PSS連接到RAS，PSS周期性地接收到從servingRAS(服務(wù)基地臺)發(fā)送來的信息。于是，PSS監(jiān)控從 servingRAS發(fā)送來的無線信號強(qiáng)度。一旦信號強(qiáng)度比預(yù)定的門限值低，PSS給servingRAS發(fā)送SCN-REQ(掃描間隔分配請求)信息，檢查相關(guān)的target RAS(目標(biāo)基地臺)是否和CN不斷的通信。當(dāng)通過掃描，PSS確定需要在RAS之間進(jìn)行切換時，PSS或者發(fā)送PSSHO-REQ(PSS切換請求)信息，此信息包括從target RAS到serving RAS的列表，或者從serving RAS處接收RASHO-REQ(RAS切換請求)信息。在WiBro系統(tǒng)中，PSS、RAS都可以提出切換的要求。當(dāng)Serving RAS接收到PSSHO-REQ信息后，通過HOreq(切換請求)、HOind(切換提示)和HOcnf(切換確認(rèn))這些信息和target RAS協(xié)商，是否進(jìn)行切換。ACR接收到從target RAS發(fā)送來的HOcnf。信息后，發(fā)送HOrsp信息，給pRAS(先前的RAS)一個回應(yīng)，同意切換。于是，pRAS，也就是serving RAS停止下行鏈路的傳輸，并且阻塞信息包。這時，PSS給pRAS發(fā)送HOind信息，意味著切換開始。PSS攜帶的信息通過ACIind(訪問切入點連接指示)和ACIcnf(訪問切入點連接確認(rèn))從pRAS傳送到nRAS(新的基地臺)。ACR給pRAS發(fā)送ACIcnf信息，而向nRAS發(fā)送所有 PSS的信息包。在pRAS中沒有傳送的，被阻塞的信息包，也從pRAS傳輸?shù)絥RAS，最后，在PSS和nRAS之間通過RNG-REQ(修正請求)、 RNG-RSP(修正回應(yīng))、REG-REQ(注冊請求)和CREGreq(蜂窩注冊請求)這些信息進(jìn)行連接。當(dāng)這些注冊信息在PSS、nRAS、ACR 之間全部完成，PSS新的服務(wù)開始了，切換順利結(jié)束。這樣的切換類似于3G中的軟切換。


　　上述的切換是在WiBro系統(tǒng)中進(jìn)行的，無論在何時何地，WiBro技術(shù)都支持各種類型的無線多媒體應(yīng)用和各種多媒體終端(例如PDA、筆記本、智能手機(jī))，都能給用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，不會產(chǎn)生掉話、掉線、時延、抖動等問題，讓用戶真正享受到寬帶帶來的樂趣。


　　與此同時，WiBro技術(shù)在和無線局域網(wǎng)或者其它移動通信網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行切換時，實行無縫切換。因此，用戶在使用的過程中，不會因為不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互切換而受到影響，使用戶真正享受到先進(jìn)技術(shù)帶給他們的無窮樂趣和無盡方便。 


　　4、WiBro覆蓋范圍和傳輸速度

　　不同的網(wǎng)絡(luò)，受到各種因素的影響，覆蓋的范圍有所不同。而判斷一個網(wǎng)絡(luò)的好壞，覆蓋范圍是個很重要的因素。3G采用WCDMA技術(shù)，帶寬為5.00MHz、最大的傳輸速率為14.4Mbps(固定或者移動);CDMA2000帶寬為1.25MHz、最大的傳輸速率為3.2Mbps(固定或者移動);而WiBro的信號帶寬是8447MHz，傳輸速率能達(dá)到70Mbps，在時速 60km的高速移動狀態(tài)下仍可正常工作，支持不小于60km/h的移動速度。由此看來，WiBro是一項不受時間和地點限制的超高速攜帶互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它的數(shù)據(jù)傳輸速度是目前為止所有移動通信技術(shù)當(dāng)中最快的。

　　WiBro的業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域根據(jù)不同的小區(qū)類型在以下范圍內(nèi)必須支持每用戶最低速率要求：微微蜂窩(100m)，微蜂窩(400m)，宏蜂窩 (1km)。當(dāng)用戶在WiBro系統(tǒng)不同蜂窩之間移動或者和其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(例如無線局域網(wǎng))互相切換時，WiBro也能提供以下的數(shù)據(jù)速率：每個用戶的最小數(shù)據(jù)速率為下行鏈路512kbps，上行鏈路128kbps;每個用戶的最大數(shù)據(jù)速率為下行鏈路3Mbps，上行鏈路1Mbps。

　　5、WiBro中的干擾

　　韓國政府目前已為WiBro在2.3GHz頻率中配置了100MHz的使用頻段。在WiBro中，頻率復(fù)用因子FRF=1，也就是說在多小區(qū)環(huán)境中所有扇區(qū)都使用相同的載波。WiBro基于OFDMA技術(shù)，利用多信道發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，干擾較小，使用TDD方法，使得頻譜的使用率更高。而3G技術(shù)(例如1xEV-DO、HSDPA)干擾較大。


　　6、WiBro系統(tǒng)的業(yè)務(wù)


　　在WiBro中，業(yè)務(wù)是指在靜止或者移動的環(huán)境中，何時何地都能通過PSS提供高速無線互聯(lián)網(wǎng)接入的便攜互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)分為四類：


　　a)實時業(yè)務(wù)：需要保證資源，滿足時延要求的業(yè)務(wù)。如流媒體業(yè)務(wù)、交互式游戲等。


　　b)非實時業(yè)務(wù)：一些后臺處理，沒有時延要求的業(yè)務(wù)。如FTP、MMS、聊天、e-commerce等。


　　c)Best-effort業(yè)務(wù)：沒有資源保證的業(yè)務(wù)。如Web瀏覽、e-mail等;


　　d)unsolicitedgrant業(yè)務(wù)：如VoIP。


　　所有的業(yè)務(wù)都能支持靜止、游牧和中速移動用戶，并滿足不低于1Mbps無線數(shù)據(jù)速率。所有基于IP的業(yè)務(wù)在小區(qū)之間能無縫切換，支持鑒權(quán)和加密功能。我們可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)級別提供不同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，并且根據(jù)用戶不同的需求，提供不同的計費費率。針對不同用戶業(yè)務(wù)，根據(jù)連接時間、包的數(shù)量、服務(wù)級別、服務(wù)質(zhì)量、連接中斷等，收取不同的費用。


　　WiBro系統(tǒng)支持與其它移動通信系統(tǒng)之間的漫游，保證了業(yè)務(wù)的可連續(xù)性。用戶可以根據(jù)不同的自身需要，選擇不同的業(yè)務(wù)。

　　7、WiBro和3G的關(guān)系

　　正要上市的3G是人們關(guān)注的熱點。上市3G，拋開其它因素不講，很大一部分是因為3G能提供比2G更快的數(shù)據(jù)速率，但它們都是工作在靜止?fàn)顟B(tài)下，一旦在移動環(huán)境中，服務(wù)質(zhì)量常常受到一定影響。而WiBro系統(tǒng)，能在移動環(huán)境下提供遠(yuǎn)比3G出色的高速數(shù)據(jù)通信服務(wù)，那么對于像WiBro這樣的寬帶無線技術(shù)的引入，會不會給3G帶來威脅?答案是否定的，因為WiBro不可能完全替代3G網(wǎng)絡(luò)，只能是一種補(bǔ)充。3G 的目的是提供一個全覆蓋、有質(zhì)量保證的通信網(wǎng)絡(luò)，可以提供語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)2Mbps，它的定義包括了完整的核心網(wǎng)和接入網(wǎng)。而WiBro致力于移動寬帶接入服務(wù)，支持70Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，主要針對熱點地區(qū)無線移動寬帶業(yè)務(wù)的接入市場。

　　對于這樣兩個市場定位不一樣，但是又各具特色的系統(tǒng)，我們該如何處置?一方面，因為WiBro只能在特別的，通常是比較小的范圍內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)服務(wù);另一方面，無線移動系統(tǒng)提供的服務(wù)范圍比較大。如把兩者合理結(jié)合起來，能很好的解決各種各樣的問題，使用戶享受到更多、更好的服務(wù)。在技術(shù)上如實現(xiàn) WiBro和CDMA、WCDMA等網(wǎng)絡(luò)的融合，則能大幅度提高服務(wù)質(zhì)量、增加服務(wù)類型，節(jié)省重復(fù)建網(wǎng)的費用，減少大量的人力物力。

　　8、結(jié)束語

　　本文從不同方面介紹了WiBro系統(tǒng)，提出在高速移動環(huán)境下，WiBro技術(shù)能提供足夠高的數(shù)據(jù)速率，保證人們在火車、汽車以及其他高速運行的交通工具上隨時隨地的上網(wǎng)。WiBro不是3G的取代者，而是一種有效的補(bǔ)充。而且當(dāng)WiBro和其他蜂窩網(wǎng)絡(luò)合理結(jié)合，則能提供更多、更好、更便捷的服務(wù)，使人們可以在更廣闊的空間、不受限制的完成自己想做的事情，真正體驗到高科技帶來的美好享受。