WiMAX技术标准及组网技术

2.4传输速率

IEEE802.16并未规定具体的载波带宽，系统可以采用从1.25～20MHz之间的带宽。考虑各个国家已有固定无线接入系统的载波带宽划分，IEEE802.16规定了几个系列，1.25MHz的倍数、1.75MHz的倍数。1.25MHz系列包括1.25/2.5/5/10/20MHz等。1.75MHz系列包括1.75/3.5/7/14MHz等。对于10～66GHz的固定无线接入系统，还可以采用28MHz载波带宽，提供更高的接入速率。

WMAN_SC规定在该频段采用单载波调制方式，具体可以采用QPSK和16QAM，可选支持64QAM。WMAN_SCa可以采用的调制方式最多，支持BPSK、QPSK、16QAM和64QAM，甚至可选支持256QAM。WMAN_OFDM每个子载波的调制方式可支持BPSK、QPSK、16QAM和64QAM，其中64QAM对于免许可证频段是可选的。WMAN_OFDMA每个子载波的调制方式可以支持QPSK、16QAM，可选支持64QAM。

比较可知，WMAN_OFDMA具有最佳的频谱效率，但几种物理层技术理论性能相差不大。需要说明的是WMAN_SCa抗多径和频率选择衰落非常差，所以在NLOS环境中一般不采用该物理层配置。WiMAX对固定终端的覆盖范围一般在5～15km。而对低速移动终端支持的标准IEEE802.16e仍在制定中，要求覆盖范围达到几公里，支持切换等移动性管理。

2.5不同网络标准比较

在未来的无线网络系统中，Wi-Fi、WiMAX和蜂窝系统（主要指3G以及后3G系统）都能提供电信级应用，从支持用户的移动性来看，Wi-Fi和WiMAX都较差。而蜂窝系统能实现无缝切换；从支持的传输速率来看，WiMAX有无法比拟的优势，Wi-Fi较蜂窝网络其传输速率显著提高；从单基站覆盖范围来看，WiMAX的覆盖范围最大，蜂窝网络次之，WLAN最小；从网络管理的角度来看，由于IEEE802系列协议只定义了物理层和MAC层协议，所以WiMAX和Wi-Fi可以借鉴蜂窝网络的鉴权和计费等功能[4]。

3、WiMAX组网技术

作为一种无线空中接口标准，2004年颁布的IEEE802.16-2004标准可以被移动运营商作为分组数据的补充网络，此时不支持用户终端的移动性。但是未来的IEEE802.16e标准将有较好的移动性支持，可以单独组网实现全网覆盖。所以从技术的演进，支持的用户移动性和全网覆盖角度来看，WiMAX组网是一个逐渐演化的过程，从补充网络到局部的单独网络到最后的全覆盖网络，具体演进步骤如图3所示[5]。

图3 IEEE802.16演进策略

在上面的演化策略中，并没有包含目前已经商用化的固定宽带无线接入系统，如本地多点分配业务（LMDS）系统，因为其物理层采用的还是单载波技术，并且其采用的频率为10～66GHz频段。而我们这里所阐述的系统物理层都基于OFDM技术，并且采用2～10GHz频段，支持NLoS传输。

3.1第一阶段

WiMAX特别适合传递高突发性的数据，其MAC结构也同时支持实时的多媒体和同步应用，这意味着它特别适合于宽带无线传输。WLAN最大的特点是便携性，主要解决用户"最后100m"的通信需求，定位于热点地区的高速移动数据接入，但不支持高速移动性，主流应用是商务用户在酒店、机场等热点使用便携电脑上网浏览或访问企业的服务器。而WiMAX在今天的Wi-Fi系统基础上可以同时进行距离和高QoS要求的应用的扩展。

这一阶段WiMAX和Wi-Fi都不提供高速的用户移动支持，所以为了达到全网覆盖，需要联合3G蜂窝系统，作为3G系统受系统开销及复杂度限制而无法实现高速宽带IP数据覆盖及漫游方面的增强。

从以上的分析可知，这一阶段将是Wi-Fi，WiMAX和3G网络共存阶段。Wi-Fi定位于热点地区内的高速移动数据接入，WiMAX把不同的热点地区串接起来，实现更广范围的高速数据接入，主要解决"最后一公里"的通信需求，而3G网络定位于移动用户的语音通信和全网范围内的低速数据通无线通信。由于Wi-Fi和WiMAX都只是定义了无线空中接口的物理层和MAC层，这时需要和3G网络采用松散模式进行网络融合，使得用户的鉴权、加密和计费由3G网络进行。WiMAXRNC也可以直接利用目前有线网的网络管理实体完成相应的鉴权、计费和网管等。Wi-Fi、WiMAX和3G系统的相互关系如图4所示。

图4 Wi-Fi/WiMAX/3G第一阶段混合组网关系示意图

这一阶段的网络特征是通过WiMAX把Wi-Fi的接入点通过无线的方式结合起来与主干网络直接相连，从而使得Wi-Fi基站布置变得特别方便和机动，同时也解决了3G网络室内和热点地区覆盖难的问题，由于可以都在3G网络中进行用户的鉴权、加密和计费，从而打破了无线和有线用户之间的界限，并且用户只要使用唯一的账号就能进行无缝通信。由于WiMAX基站的功能是管理固定的Wi-Fi接入点之间的通信，而AP点间主要是LOS传输，所以此时可以不采用OFDM等高级技术，载频在10～66GHz，采用WMA