WiMAX技术标准的发展进程

摘要：IEEE 802.16体系标准的推出一直以来都比较引人关注。随着WiMAX组织的发展壮大加快了802.16标准的发展，特别是移动WiMAX-802.16e标准的提出更加引人注意。 提供了WiMAX技术标准现状和发展，以及标准组织下一步的工作计划。介绍了移动WiMAX技术标准发展备受关注的情况。

关键词：WiMAX 技术标准 802.16e

　　上世纪９０年代，宽带无线接入技术快速的发展起来，但是一直没有统一的全球性标准。１９９９年，ＩＥＥＥ－ＳＡ成立了８０２．１６工作组专门开发宽带固定无线技术标准，目标就是要建立一个全球统一的宽带无线接入标准。为了促进这一目的的达成，几家世界知名企业还发起成立了ＷｉＭＡＸ论坛，力争在全球范围推广这一标准。ＷｉＭＡＸ的成立很快得到了厂商和运营商的关注，并积极加入到其中，很好的促进了８０２．１６标准的推广和发展。

　　ＩＥＥＥ ８０２．１６体系标准的推出一直以来都比较引人关注，特别是有英特尔这样的业界巨头推动。随着ＷｉＭＡＸ组织的发展壮大加快了８０２．１６标准的发展，特别是移动ＷｉＭＡＸ--８０２．１６ｅ标准的提出更加引人注意。

ＷｉＭＡＸ技术标准现状和发展

　　１． ８０２．１６的工作范围

　　ＩＥＥＥ针对特定市场需求和应用模式提出了一系列不同层次的互补性无线标准，其中已经得到广泛应用的标准系列包括应用于家庭互连的ＩＥＥＥ ８０２．１５标准和应用于无线局域网的ＩＥＥＥ ８０２．１１标准。而ＩＥＥＥ ８０２．１６标准的提出，弥补了ＩＥＥＥ在无线城域网标准上的空白。

　　ＩＥＥＥ ８０２．１６标准又称为ＩＥＥＥ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＭＡＮ空中接口标准，是工作于２～６６ＧＨｚ无线频带的空中接口规范。由于它所规定的无线系统覆盖范围可高达５０ｋｍ，因此８０２．１６系统主要应用于城域网，符合该标准的无线接入系统被视为可与ＤＳＬ竞争的最后一公里宽带接入解决方案。根据使用频带高低的不同，８０２．１６系统可分为应用于视距和非视距两种，其中使用２～１１ＧＨｚ频带的系统应用于非视距（ＮＬＯＳ）范围，而使用１０～６６ＧＨｚ频带的系统应用于视距（ＬＯＳ）范围。根据是否支持移动特性，８０２．１６标准又可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，标准系列中的８０２．１６、１６ａ、１６ｄ属于固定无线接入空中接口标准，而８０２．１６ｅ属于移动宽带无线接入空中标准。

　　２． ８０２．１６的标准化现状

　　ＩＥＥＥ ８０２．１６标准系列到目前为止包括８０２．１６、８０２．１６ａ、８０２．１６ｃ、８０２．１６ｄ、８０２．１６ｅ、８０２．１６ｆ和８０２．１６ｇ７个标准， 各标准相应的负责技术领域如表１所示。


表1 802.16系列各标准负责的技术领域

　　２００１年１２月颁布的８０２．１６标准，对使用１０～６６ＧＨｚ频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和ＭＡＣ层进行了规范，由于其使用的频段较高，因此仅能应用于视距范围内。

　　２００３年１月颁布的８０２．１６ａ标准对之前颁布的８０２．１６标准进行了扩展，对使用２～１１ＧＨｚ许可和免许可频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和ＭＡＣ层进行了规范，该频段具有非视距传输的特点，覆盖范围最远可达５０ ｋｍ，通常小区半径为６～１０ ｋｍ。另外，８０２．１６ａ的ＭＡＣ层提供了ＱｏＳ保证机制，可支持语音和视频等实时性业务。这些特点使得８０２．１６ａ标准与８０２．１６标准相比更具有市场应用价值，真正成为适合应用于城域网的无线接入手段。

　　２００２年正式发布的８０２．１６ｃ标准是对８０２．１６标准的增补文件，是使用１０～６６ ＧＨｚ频段８０２．１６系统的兼容性标准，它详细规定了１０～６６ ＧＨｚ频段８０２．１６系统在实现上的一系列特性和功能。

　　８０２．１６ｄ标准是８０２．１６标准系列的一个修订版本，是相对比较成熟并且最具有实用性的一个标准版本，在２００４年下半年正式发布。８０２．１６ｄ对２～６６ ＧＨｚ频段的空中接口物理层和ＭＡＣ层进行了详细规定，定义了支持多种业务类型的固定宽带无线接入系统的ＭＡＣ层和相对应的多个物理层。该标准对前几个８０２．１６标准进行了整合和修订，但仍属于固定宽带无线接入规范。它保持了８０２．１６、１６ａ等标准中的所有模式和主要特性同时未增加新的模式，增加或修改的内容用来提高系统性能和简化部署，或者用来更正错误、不明确或不完整的描述，其中包括对部分系统信息的增补和修订。同时，为了能够后向平滑过渡到支持用户站以车辆速度移动的８０２．１６ｅ标准，８０２．１６ｄ增加了部分功能以支持用户的移动性。

　　８０２．１６ｅ标准是８０２．１６标准的增强版本，目前尚未得到正式发布。该标准规定了可同时支持固定和移动宽带无线接入的系统，工作在２～６ＧＨｚ之间适宜于移动性的许可频段，可支持用户站以车辆速度移动，同时８０２．１６ａ规定的固定无线接入用户能力并不因此受到影响。同时该标准也规定了支持基站或扇区间高层切换的功能。８０２．１６ｅ标准面向更长范围的无线点到多点城域网系统，该系统可提供核心公共网接入。制定８０２．１６ｅ标准的目的是希望能够提出一种既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案，该技术被业界视为目前唯一能对３Ｇ构成竞争的下一代宽带无线技术。但就目前最新发布的草案Ｄｒａｆｔ３．０来看，８０２．１６ｅ标准仅提出了具有移动特性的系统框架结构，其中的很多具体技术细节尚未规定，若想全部完成标准还有很大的工作量。

　　８０２．１６ｆ标准定义了８０２．１６系统ＭＡＣ层和物理层的管理信息库（ＭＩＢ）以及相关的管理流程。该标准的制定工作刚处于起步阶段，计划将在２００６年发布。

　　８０２．１６ｇ标准制定的目的是为了规定标准的８０２．１６系统管理流程和接口，从而能够实现８０２．１６设备的互操作性和对网络资源、移动性和频谱的有效管理。该标准的制定工作刚处于起步阶段，计划将在２００７年发布。

　　３．下一步工作计划

　　ＩＥＥＥ ８０２．１６标准目前正在加紧对８０２．１６ｅ标准的研究。根据２００５年５月份 ８０２．１６ 第３７ 次会议的最新情况，对会议收到的文稿进行了讨论，除编辑性和技术性错误外，仍然有部分提案集中在安全和切换这两个方面尚未达成最后一致。但是在本次会议上成立了一个特别小组，针对本次会议的遗留问题进行协调。在６月中旬发布Ｄ９版本。８０２．１６计划在２００５年７月份的第３８次会议之后，发布最终Ｄ１０版本。由此可以预见，８０２．１６ｅ的标准预计将在２００５年下半年完成。

　　值得一提的是，在ＩＥＥＥ ８０２．１６工作组下，目前并没有任务组开展网络方面的研究。而网络方面的研究工作目前正在ＷｉＭＡＸ论坛中积极开展。ＷｉＭＡＸ论坛自成立网络工作组（ＮＷＧ）以来，已经成为ＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍ中最活跃和最受关注的工作组，它的目标是：

　　·建立满足ＳＰＷＧ和ＴＷＧ技术要求的网络参考模型，以及系统需求说明书；

　　·制定端到端的基于ＩＥＥＥ ８０２．１６标准的宽带无线系统规范，满足便携和移动应用，支持全移动性和运营商间漫游；

　　·定义在ＩＥＥＥ ８０２．１６标准和核心网范畴以外的ＷｉＭＡＸ网络接口、网络功能实体和互操作规程；

　　·为ＷｉＭＡＸ系统与其它系统的互联互通打下良好的基础。

　　目前ＷｉＭＡＸ网络工作组已经完成了Ｒｅｌｅａｓｅ １版本第二阶段的初稿，正在就初稿中的各个部分进行充分的讨论，同时还成立了１０个并行的子工作组，如无线资源管理、ＡＳＮ内部移动性管理、ＡＳＮ间移动性管理、安全等，并将根据需求工作组反馈的优先级需求，尽快推出比较完备的第二阶段规范。

移动ＷｉＭＡＸ技术标准发展备受关注

　　最初，８０２．１６标准的目标只局限在固定无线接入的范围内，ＷｉＭＡＸ的成员大部分也是原来的固定无线接入设备厂商和运营商。随着８０２．１６ｅ的提出，ＷｉＭＡＸ的概念有了很大的突破，已经涉足到移动的领域，其目标定在了１２０ ｋｍ／ｈ的速度下实现宽带无线接入。

　　ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ是移动宽带无线接入标准，该标准后向兼容ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ。ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ的物理层实现方式与ＩＥＥＥ ８０２．１６ｄ是基本一致的，主要差别是对ＯＦＤＭＡ进行了扩展，可以支持２０４８点、１０２４点、５１２点和１２８点的快速傅立叶变换，以适应不同载波带宽的需要。为了支持移动性，８０２．１６ｅ还在ＭＡＣ层引入了很多新的特性。

　　按照ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ的目标，该系统具有以下基本特征：

　　·高速移动。８０２．１６ｅ可以同时支持固定（１６ｄ）和移动（１６ｅ）无线接入，其移动速率目标为车速移动（通常认为可以达到１２０ ｋｍ／ｈ）。

　　·宽带接入。在不同的载波带宽和调制方式下可以获得不同的接入速率。以１０ ＭＨｚ载波带宽为例，若采用ＯＦＤＭ－６４ＱＡＭ调制方式，除去开销，则单载波带宽可以提供约３０ Ｍｂｉｔ／ｓ的有效接入速率，由蜂窝或扇区内的所有用户共享。ＩＥＥＥ ８０２．１６标准并未规定载波带宽，适用的载波带宽范围从１．７５ ＭＨｚ到２０ ＭＨｚ，其最大带宽７０ Ｍｂｉｔ／ｓ是在特定条件下才能实现的。

　　·城域覆盖范围。８０２．１６ｅ覆盖范围在几公里量级。

　　·主要提供数据业务。８０２．１６ｅ系统将接入基于ＩＰ协议的核心网，主要面向个人用户提供数据接入业务，也可以提供ＶｏＩＰ业务。

　　随着８０２．１６ｅ技术的发展，业界对８０２．１６ｅ表示出了极大的关注。由于不同利益集团的驱动，对８０２．１６ｅ技术的态度出现了不同的声音。有的利益团体过分夸大８０２．１６ｅ的能力，希望利用该技术取代３Ｇ，用８０２．１６ｅ构建未来的移动通信网络。因此为了确保整个产业良性发展，首先应对８０２．１６ｅ进行正确的定位。

　　８０２．１６ｅ是一种移动宽带无线接入技术，可以实现用户在车速移动状态下的宽带接入。８０２．１６ｅ无线接入网接入ＩＰ核心网，主要面向用户提供宽带数据业务，也可以提供ＶｏＩＰ业务。８０２．１６ｅ工作在２～６ ＧＨｚ，基站覆盖范围一般为几公里，可以采用ＦＤＤ或ＴＤＤ工作方式，采用的核心技术为ＯＦＤＭ和ＯＦＤＭＡ。８０２．１６ｅ定位的用户群主要为个人用户。８０２．１６ｅ网络具备支持车速移动的能力，但是从目前宽带数据的发展来看，８０２．１６ｅ主要的应用将集中在静止或低速移动状态下的宽带数据接入。

　　从覆盖范围上看，８０２．１６ｅ为了获得较高的数据接入带宽 （３０ Ｍｂｉｔ／ｓ），必然要牺牲覆盖和移动性，因此８０２．１６ｅ在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以提供部分的移动性，并随着用户需求的变化和网络的演进，逐步可以支持１２０ ｋｍ／ｈ的移动速率。因此，８０２．１６ｅ初期的应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接入。

　　预计，８０２．１６ｅ的标准化工作要到２００５年完成，芯片要到２００６年才能推出，真正的商用２００７年才会开始。

　　ＷｉＭＡＸ的成立很快得到了厂商和运营商的关注，并积极加入到其中，很好的促进了８０２．１６标准的推广和发展。ＷｉＭＡＸ论坛的队伍不断壮大，发展速度惊人，截止到２００５年８月５日已经发展到３１７个会员，而在２００５年年初还只是２００个会员。世界各大知名企业，特别是传统的移动通信设备制造商和传统运营商的加入，更是很好的体现了ＷｉＭＡＸ技术的吸引力。