WiMAX——超級(jí)連接世界的真正無線寬帶

　　1 引言

　　近年來，WiMAX技術(shù)一直得到國內(nèi)外通信界的矚目。WiMAX技術(shù)定位于城域級(jí)無線寬帶接入的手段，以其覆蓋范圍廣、傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率快等優(yōu)勢(shì)得到國內(nèi)外眾多廠商和專家學(xué)者的青睞。起初，WiMAX僅定位于固定的寬帶無線接入，作為xDSL，Cable等有線接入的補(bǔ)充，提供對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。而后，WiMAX將目光投向了更大的移動(dòng)業(yè)務(wù)市場(chǎng)。2005年12月，WiMAX移動(dòng)版本的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16e通過批準(zhǔn)，2006年2月正式發(fā)布。這無疑又推動(dòng)了WiMAX商用化的進(jìn)程。可以預(yù)見，WiMAX在未來的無線寬帶移動(dòng)通信領(lǐng)域?qū)⒄加邢喈?dāng)重要的主導(dǎo)地位。

　　2 WiMAX技術(shù)看點(diǎn)

　　WiMAX (World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性)是一種基于IEEE 802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線技術(shù)，最初該技術(shù)的目的在于統(tǒng)一固定無線接入的空中接口。基于802.16e的第二代WiMAX是支持移動(dòng)特性的標(biāo)準(zhǔn)。

　　與傳統(tǒng)的寬帶系統(tǒng)相比，WiMAX網(wǎng)絡(luò)具有眾多優(yōu)勢(shì)。例如，WiMAX網(wǎng)絡(luò)極為靈活，可實(shí)現(xiàn)有線和無線業(yè)務(wù)的混合連接。由于WiMAX網(wǎng)絡(luò)不需要固定線路，部署一個(gè)WiMAX網(wǎng)絡(luò)所需投資僅相當(dāng)于部署一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)總投資的幾分之一，而且可以減少網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)間以及運(yùn)營和維護(hù)的成本，因此有助于提高運(yùn)營商的效益。此外，WiMAX可提供極高的數(shù)據(jù)吞吐量和移動(dòng)性，讓用戶能夠隨時(shí)在線，即使處于移動(dòng)狀態(tài)也能獲得真正的寬帶體驗(yàn)。

　　北電的移動(dòng)WiMAX解決方案基于OFDM和MIMO技術(shù)，它結(jié)合了各種創(chuàng)新的傳輸和天線技術(shù)，能夠最大程度地提高頻譜效率，提供高品質(zhì)移動(dòng)視頻和電視業(yè)務(wù)所需的高速度和高帶寬。由于WiMAX技術(shù)能夠通過無線的方式，以最少量的基礎(chǔ)設(shè)施為大片區(qū)域提供高速的固定和移動(dòng)寬帶服務(wù)，因此，北電的解決方案幫助運(yùn)營商改善功率和性能的同時(shí)，能夠讓運(yùn)營商顯著節(jié)省成本支出。

　　北電的4G WiMAX解決方案(符合802.16e標(biāo)準(zhǔn))能夠以最小的占地空間和業(yè)內(nèi)最低的每兆比特成本提供最高的性能。該解決方案基于OFDM-MIMO(正交頻分復(fù)用-多輸入多數(shù)出)技術(shù)，后者集成了眾多創(chuàng)新的傳輸和天線技術(shù)，可最大程度提高頻譜效率，提供高品質(zhì)移動(dòng)視頻和電視業(yè)務(wù)所需的超級(jí)傳輸速度。

　　3 WiMAX現(xiàn)狀

　　WiMAX還需面對(duì)諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。首要的技術(shù)挑戰(zhàn)是提供一個(gè)非視距(NLOS)范圍的覆蓋，即能為給定區(qū)域內(nèi)的大部分用戶提供服務(wù)，無需安裝昂貴的指向基站的室外天線。WiMAX可采用正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)有效地解決NLOS覆蓋問題，WiMAX OFDM信號(hào)的優(yōu)勢(shì)在于，即使發(fā)生大的NLOS傳播延遲也能工作。OFDM信號(hào)由多路窄帶正交載波組成，選擇性衰落只發(fā)生在載波的子集，相對(duì)容易補(bǔ)償。采用OFDM技術(shù)的WiMAX在高數(shù)據(jù)率傳輸下能夠有效地克服傳播延遲、多徑及ISI，因而可以提供真正NLOS覆蓋能力。

　　OFDM技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，雖然OFDM的概念已經(jīng)存在了很長時(shí)間，但是直到最近隨著多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，它才被認(rèn)識(shí)到是一種實(shí)現(xiàn)高速雙向無線數(shù)據(jù)通信的良好方法。第一個(gè)OFDM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用是軍用的無線高頻通信鏈路，經(jīng)過多年的發(fā)展，該技術(shù)在廣播式的音頻和視頻領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。OFDM由于其頻譜利用率高、成本低等因素，隨著對(duì)通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化的需求，在個(gè)人無線接入領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。

　　第二個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)真正的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，這可以通過使用面向連接的MAC層來實(shí)現(xiàn)。WiMAX支持以下兩個(gè)主要級(jí)別的服務(wù)：盡力而為 (Best Effort)服務(wù)，典型應(yīng)用如電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸?shù)?。該服?wù)基于BE和nrTPs服務(wù)流;實(shí)時(shí)(Real Time)服務(wù)，針對(duì)那些必須保證帶寬和給定延遲的應(yīng)用，如VoIP、雙路視頻、在線游戲等。

　　WiMAX也依靠一些先進(jìn)的技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)提供附加性能。例如，上行鏈路的子通道化(Subchannelization)提供了一種增加上行鏈路覆蓋和性能的簡(jiǎn)單方法，而對(duì)客戶端設(shè)備(CPE)的成本不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。這項(xiàng)技術(shù)相當(dāng)重要，典型應(yīng)用如鏈路預(yù)算不平衡時(shí)，由于基站能夠傳送更多的功率而有利于下行鏈路。其它的先進(jìn)技術(shù)還包括智能天線，這種天線通常由硬件和軟件組合并提供一種可變的技術(shù)，以提高頻譜效率或覆蓋范圍，典型應(yīng)用包括空間分集整合、自適應(yīng)波束及無控抗干擾等。

　　移動(dòng)WiMAX由于采用了如OFDM/OFDMA，HARQ，AMC，MIMO，快速調(diào)度等先進(jìn)技術(shù)。此外，為滿足多業(yè)務(wù)承載能力，MAC層定義了端到端的QoS機(jī)制。為滿足移動(dòng)性，移動(dòng)WiMAX還增加了終端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。移動(dòng)WiMAX還可以滿足用戶在時(shí)速 120km的移動(dòng)環(huán)境中的服務(wù)需求，提供高帶寬、大數(shù)據(jù)流應(yīng)用。

　　4 WiMAX發(fā)展趨勢(shì)

　　目前WiMAX最主要的發(fā)展方向是“超級(jí)連接性”。網(wǎng)絡(luò)連接的人數(shù)在21世紀(jì)基本上是呈指數(shù)發(fā)展，另外對(duì)連接上的終端設(shè)備也開始了，原來是手機(jī)和計(jì)算機(jī)的連接，現(xiàn)在像照相機(jī)將來也會(huì)有WiMAX的設(shè)備在里面，以及娛樂設(shè)備iPod都可以在網(wǎng)上連接。還有家里的冰箱、爐子都可以使用。這些發(fā)展趨勢(shì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求非常高。北電目前所倡導(dǎo)的“超級(jí)連接性”，其中的趨勢(shì)之一就是實(shí)現(xiàn)“真正的”寬帶服務(wù)。在真正的寬帶通信體驗(yàn)中，技術(shù)在提供豐富的體驗(yàn)上非常有效，以至于用戶意識(shí)不到技術(shù)的存在，而只專注于溝通。

　　WiMAX的頻率今年下半年在亞洲將會(huì)出現(xiàn)，他們所用的OFDM和MIMO的技術(shù)將是下一代的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)對(duì)發(fā)達(dá)的市場(chǎng)來講，需要很多的帶寬。數(shù)據(jù)要足夠快，時(shí)延要特別短，這個(gè)正好就是WiMAX能夠解決的。原因如下：第一，WiMAX是一個(gè)OFDM，、MIMO的空間接口;第二，它是一個(gè)扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)造成了它的時(shí)延非常短，與3G的系統(tǒng)比起來時(shí)延短很多。這就是為什么我們覺得WiMAX很重要的原因。

　　5 結(jié)束語

　　我們相信一個(gè)真正的無線寬帶服務(wù)在市場(chǎng)上是非常重要的。它是由超級(jí)連接性所驅(qū)動(dòng)的，市場(chǎng)需要真正的無線寬帶服務(wù)。現(xiàn)有應(yīng)用的大多數(shù)技術(shù)還達(dá)不到提供真正的寬帶體驗(yàn)的要求，那么，一場(chǎng)大規(guī)模的技術(shù)演變和變革就勢(shì)在必行，同樣，打破現(xiàn)狀也將是大勢(shì)所趨。因此，WiMAX無論是在發(fā)達(dá)國家還是在發(fā)展中國家，都有良好的發(fā)展前景。