微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 研发问答 > 无线和射频 > 射频无线通信设计 > WiMAX技术综述

WiMAX技术综述

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
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。

谢谢分享 这段文字很棒

谢谢分享 这段文字很棒

hao dongxi de li

bu cuo bucuo!!!!!!!!!!!!!!!

先谢过

知识就是力量

谢谢,支持一下,顶上

赢富数据

性用品

seo

操盘手

topview

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top