固定WiMAX网络的部署分析

互补充，构成完整的MAN/LAN解决方案。WiMAX与固定无线接入主要技术参数对比如表1所示。

表1　WiMAX与固定无线接入主要技术参数对比

3、固定WiMAX容量覆盖分析

同其他固定无线网络一样，固定WiMAX网络要基于一定的网络质量，平衡网络容量和覆盖之间的关系，使得网络性能和建设成本达到最佳。需要分析核心问题主要是：频率资源和覆盖质量，以及在特定信噪比条件下网络能提供的容量和达到的覆盖水平。

3.1　频率资源和覆盖质量分析

无线通信标准的频率复用方式，是将一定数目的基站（例如4个基站或7个基站）组成一簇，基站天线采用定向天线，在满足同频干扰保护比的情况下，一个簇一个簇地配置频率，从而实现频率的多次复用。然后，随着设备的功能和天线的性能的不断改善，基站又可进一步分裂为1～3个小区，进一步提高频率的复用次数，提高系统的容量。

目前无线网络覆盖常用的频率复用方案如图1所示：

图1　无线网络覆盖常用的频率复用方案

频率复用程度越高，系统容量越大，复用程度越低，系统容量越小；

频率复用程度越高，同频干扰和通信链路质量越差，复用程度越低，同频干扰和通信链路质量越好；

当频谱复用程度过大时，因为质量的恶化，会使得系统容量反而降低。

对于以上四种频率复用方案的比较如表2所示。

表2　四种频率复用方案的比较

由以上分析可知，要实现连续覆盖，至少需要的频点数为12个，对基于802.16-2004固定接入标准的WiMAX网络，FDD双工方式下，3.5MHz的信道带宽，需要频率资源为42MHz×2；TDD双工方式下，信道带宽考虑5MHz，需要频率资源至少为60MHz。

目前国内各运营商主要部署的是支持802.16-2004固定接入标准的WiMAX网络。工作频段是3.5GHz FDD固定无线接入频段（3400MHz～3430MHz/3500MHz～3530MHz），信道带宽为3.5MHz，运营商可用的频点为3个。如果采用1×3×3复用方式进行连续覆盖，会有大于10%的区域因为同频干扰过大，而无法提供服务。因此，现有国内的WiMAX固定网络只适合作非连续的热点覆盖。

3.2　覆盖和容量分析

在3.5GHz频段，常用的传播模型有SUI模型、Cost-231Hata模型、ECC-33模型等。相关文献曾经对三种模型做过测试研究，得出以下结论：SUI和Cost-231Hata模型都存在过大地预测中值路径损耗的问题，均需要通过进一步的参数优化方可适用于3.5GHz频段；ECC-33模型则与测试结果保持了比较好的一致性，因此ECC-33模型可以用作3.5GHz频段的传播模型。但是由于ECC-33模型对于郊区和乡村地区没有修正因子，因而建议只作为一般市区环境的传播模型。而Cost-32Hata模型当天线高度比较高时，随着终端天线高度的增加，该模型越来越不适用于3.5GHz频段。因此本文采用SUI模型来进行覆盖半径预测。

该模型遵循以下公式：

为阴影衰落余量。

运行于3.5GHz频段的WiMAX固定无线接入系统是一个上行功率受限系统，采用SUI模型进行上行链路预算，可知对于鲁棒性最强的QPSK 1/2调制方式，可允许的路径损耗如表3所示：

表3　链路预算表（QPSK 1/2）

则根据SUI模型计算所得的NLOS条件下不同区域的覆盖半径如表4所示：

表4　不同区域的覆盖半径表

Intel发布的2GHz～11GHz频段，WiMAX频宽、调制方式和带宽的对比如表5所示：

表5　2MHz～11GHz频段调制方式和带宽对比表

根据以上表格，可对特定区域的固定WiMAX接入带宽进行计算，因为固定WiMAX采用白适应编码调制，需根据不同的编码调制方式覆盖面积占整个覆盖区域面积的比值，分别计算不同编码调制方式下的容量，再将其相加，如图2所示:

图2　计算不同编码调制方式下的容量相加所得

固定WiMAX接入方式下单载波平均容量=（Data Ratel×Area of Data Ratel+Data Rate2×Area of Data Rate+……++Data Rate n×Area of Data Rate n）/all coverage Area。

由以上分析计算结果可知，如果不考虑同频干扰，在密集市区环境下，半径1.4km之内，在3.5GHz频段上工作的WiMAX固定无线接入系统，在信道带宽为3.5MHz时，单频点平均容量可达到12.7Mb/s，随着覆盖范围的逐步扩大，平均容量和边缘传输速率逐渐减少，当覆盖半径到达3.46km时，平均容量只有6.3Mb/s，且在其覆盖范围的边缘，只能提供1.4Mb/s的传输速率。

假设市区内某园区半径小于1.4公里，园区内客户所需业务特征如下：

◆IP语音带宽需求=32kb/s

业务特征：MOS=3.9，G.729编码，语音包长20Byte，20ms单位打包，编解码速率为8kb/s，编解码间隔10ms，帧长度为20Byte。

◆实时媒体流带宽需求=600kb/s

业务特征：H.263编码，编码支持图像格式：CIF，以及可帧速率：30帧/秒。

假设该园区内每用户需要32路VoIP语音