ＷｉＭＡＸ技術及其市場應用芻論

摘要：文章闡述了WiMAX技術的優勢和組網方式，通過案例分析了WiMAX技術提供的多種應用方案和演進路線，認為WiMAX與3G等現有及其演進技術是相輔相成的，提出了要解決WIMAX在推廣應用過程中存在的技術問題，抓住技術轉化的市場機遇。

關鍵詞：WiMAX；無線接入；固定電信網；技術轉化

一、 WiMAX的優勢

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性。WiMAX的另一個名字是IEEE802.16標準，即廣帶無線接入（Broadband Wireless Access，BWA）標準。它是一項無線城域網（WMAN）技術，是針對微波和毫米波頻段提出的一種新的空中接口標準。它用于將802.11a無線接入熱點連接到互聯網，也可連結公司與家庭等環境至有線骨干線路。它可作為線纜和DSL的無線擴展技術，從而實現無線寬帶接入。WiMAX存在著較多的自身優勢：

1． 有效降低網絡運營成本。由于WiMAX中心基站和遠端用戶設備具有互用性特點，因此使運營商能從多個設備制造商處購買WiMAX Certified設備。穩定的基于標準的平臺將激發各層網絡管理以及天線等技術的創新，從而有效降低了網絡運營費用，減 少了投資成本。由于廠商的支持，WiMAX的終端應用模式比較成熟，芯片成本比較低，從而使WiMAX中網絡的總體部署成本大幅度降低。

2． 面向應用與業務基于802．16d標準，WiMAX主要面向鏈路中繼、BACKHAUL應用、最后一公里接入、銅線的替代以及與WLAN的混合組網應用。支持點到多點的固定無線接入，802．16e標準可以支持低速移動的數據接入。WiMAX系統的低成本接入、廣泛的業務應用和用戶群、靈活的接入方式等，都可為運營商提供廣闊的盈利空間。

3．先進的技術性能。WiMAX采用Mesh、Beam—Forming、MIMO等先進的技術改善了非視距性能，出眾的系統增益可提供更強的遠距離穿透阻擋物能力。其基站覆蓋范圍最大為50km，每扇區吞吐量最高可達75Mbps。WiMAX靈活的信道帶寬規劃適用于多種頻率分配情況，新增扇區簡易、靈活的信道規劃可使容量達到最大化，允許運營商根據用戶的發展隨時擴容網絡，MAC層協議可以保持高效的分配機制。

4． 移動寬帶化。在城域網的范圍內，用戶無須購置新終端，僅用集成802．16功能的筆記本電腦，就可達到60km／h以上的移動速度，不間斷地享用高于3G10倍以上速率構成的寬帶精彩內容服務。而且WiMAX還能作為WiFi的備份，使用戶可快速、容易地訪問、漫游WiFi熱點，而筆記本電腦、PDA、手機也可以通過在WiFi和WiMAX間自由切換訪問互聯網，實現無縫的無線連接。

5． 頻譜利用率高。WiMAX采用了OFDM、OFDMA空中接口物理層技術，使頻譜利用率大大提高。以最低的成本實現高的網絡容量和最大吞吐量。

6． 與下一代網絡無縫融合。WiMAX基于IP技術，可與下一代網絡進行無縫融合。同時，統一的標準為實現全球移動Internet服務平臺提供了保證。

7． 可隨時隨地實現無線寬帶。WiMAX作為一種點對多點的寬帶無線接入系統，可以與現有網絡實現互聯互通，同時具有IP業務、互聯網接入、局域網互聯、IP話音、熱點地區回程等業務接入能力，它提供了一個可靠、靈活且經濟的平臺。

二、 WiMAX的組網方式

WiMAX中的技術特性和應用特點決定了其能適應各種的應用環境，具有不同的應用模式，下面對WiMAX中寬帶無線接入的應用模式進行初步的分析和探討。

1． PMP應用模式。PMP應用模式以基站（BS）為核心，采用點到多點的連接方式，構建星形結構的WiMAX接入網絡。基站（BS）扮演業務接入點（SAP，Service Access Point）的角色，通過動態帶寬分配技術，基站（BS）可以根據覆蓋區用戶的情況，靈活選用定向天線、全向天線以及多扇區技術滿足大量的用戶站（SS，Subscriber Station）設備接入核心網的需求。必要時，可以通過中繼站（RS，Repeat Station）擴大無線覆蓋范圍。還可以根據用戶群數量的變化，靈活劃分信道帶寬，對網絡擴容，實現效益與成本的協調。

2． Mesh應用模式。Mesh應用模式采用多個基站（BS）以網狀網方式擴大無線覆蓋區。其中，有一個基站作為業務接入點（SAP）與核心網相連，其余基站（BS）以無線鏈路與該SAP相連。因此，作為SAP的基站既是業務的接入點又是接入的匯聚點，而其余基站并非簡單的中繼站（RS）功能，而是業務的接入點。

3．熱點回傳模式。熱點回傳（Backhaul）模式采用WIMAX無線接入網絡把遠端WiFi熱點Hotspot業務回送到核心網，WiMAX基站（BS）的作用仍為業務接入點（SAP），而WiMAX用戶站（SS）是熱點側的無線接入設備，提供標準接口與熱點相連，作為WLAN接入點（AP，Access Point）的熱點設備再通過IEEE802.11a/b/g無線鏈路與無線終端連接。

4． 終端接入模式。在終端接入模式下，用戶終端設備（TE，Terminal Equipment）直接通過作為SAP的WiMAX基站（BS）接入核心網。而用戶終端設備（TE）若要直接接入WiMAX網絡，則必須配置符合WIMAX標準的用戶單元（SU，Subscriber Unit），用戶單元（SU）一般是WIMAX無線網卡或無線模塊形式。

5． 駐地網接入模式。駐地網接入模式主要針對集團用戶，其目標是把諸如企業、校園和SOHO（Small office Home Office）等用戶駐地網通過WIMAX接入城域網。與其他應用模式相同，基站（BS）還是作為SAP與核心網相連提供無線接入服務。在用戶側，用戶無線接入設備SS，其一側通過無線接口上聯基站（BS），另一側通過標準接口（例如以太網接口、E1等）與用戶駐地網CPN設備相連。一般用戶站（SS）采用定向天線，以及各種自適應技術，靈活調整工作方式，保證用戶的正常接入。

6． 無線橋接模式。無線橋接模式是一種點到點無線鏈接方式，與遠程網橋的作用相似，其目的是把地理位置分離的兩個子網絡通過WiMAX無線鏈路連接在一起。由于無線橋接采用點對點方式，兩端WiMAX無線網橋設備天線的方向可以彼此對準固定，因此傳輸性能相對穩定，部署也相對簡單。

三、 WiMAX在國內的商用

WiMAX技術應用的市場主要包括：固定寬帶無線接入市場、便攜模式應用市場，移動模式應用市場。由于WiMAX在無線寬帶接入技術在移動性能方面還不夠成熟，目前市場上潛力最大的就是固定寬帶無線接入市場。現階段，中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通等四大電信運營商都在開始規模布點和商用。下面僅僅分析固定電信市場新進入者浙江省網通公司和湖南省網通公司的WiMAX建設和運營情況。

1． 浙江網通WiMAX建設和運營情況。作為基礎電信市場后進入者，浙江網通公司的有線資源匱乏，迫切需要一種部署方便，造價低，性能優越的接入技術。在前幾年，浙江網通進行了探索嘗試，先后部署了LMDS、MMDS等無線寬帶接入技術，但是由于這些技術本身的局限性，最終沒有大規模推廣。

在此情況下，浙江網通于2005年8月在杭州開通了國內第一個WiMAX試驗網。通過杭州WiMAX試驗網運行，用戶充分認識到了WiMAX技術的先進性，堅定了在全省推廣的決心。

經過WIMAX網絡較長時間的運行，浙江網通對于WiMAX技術的業務定位有了準確的認識。目前，浙江網通將WIMAX技術定位在接入層的傳輸技術，主要應用在三種場合：（1）開發區；（2）商務樓宇；（3）行業應用，如：監控。

浙江網通認為，每一種技術都有其適用場合，只有將其準確定位，才能使其得到成功的推廣，尤其是對于像WiMAX這種新技術。

寧波是全省WiMAX業務開展的最成功的地市。2006年年初，寧波網通參與競標寧波交管局監控項目，并最終成功。寧波交警部門反映聯通、移動的CDMA1X、GPRS提供的速率不能滿足道路監控圖像傳輸質量要求，電信光遷報價又太高，希望提供解決方案，每個監控點的接入費用每月為200元~300元。由于在市區全部采用光遷組網方式解決道路監控點的傳輸確實存在一定困難，鑒于WiMAX的寬帶無線非視距傳輸性能等優勢，寧波網通分公司向交警部門提出了光纖＋無線（WiMAX）技術的組網方案。通過WIMAX在市區的組網，一方面解決了交通道路監控圖像傳輸業務需求，另一方面對于一些管線資源無法進入的重要商業樓宇，也可通過WiMAX為中小型企業和公司提供NGN語音和寬帶接入。

寧波交通道路監控圖像需要傳送的數據流包含以下三部分：（1）視頻實時監控圖像傳送；主要用于監控十字路口的車流量，針對每個街口都有一個監控探頭，以便當道路發生堵塞時及時調整警力疏導流量和遠程控制紅綠燈轉換。寧波交警監控視頻服務器采用MEPG4壓縮，速率300K~400K，如采用D1壓縮，速率要求512K左右。（2）卡口圖象傳送；主要用于市區主干道出入車輛拍照，一有車經過就拍照，上行帶寬速率要求500K~600K速率。（3）交通違章（超速、闖紅燈）拍照圖象傳送；非實時業務，僅對發生違章現象時才產生數據。300K~400K速率（違章拍照，數據量小）。

為驗證公安交警監控項目中WiMAX無線接入方案的實際效果，2006年5月份開始，寧波網通分公司先行在市區安裝了2個基站扇區（商都大廈和天元大酒店）；3個遠端站（卡口和視頻監控）。試驗驗證了WiMAX監控傳輸圖像效果比較理想，能為交警監控項目的全業務提供傳輸鏈路。目前寧波網通分公司已與公安交警簽定的32個監控點（雷達測速）和3個視頻卡口監控點的協議，并且鄞州區交警大隊、北侖區交警大隊和寧海交警大隊均向寧波網通分公司提出試用WiMAX設備做道路監控圖像傳送質量測試。

2． 湖南網通WiMAX建設。作為新興電信運營商，湖南網通經過幾年來的發展，在骨干、城域層面具備了一定網絡規模和支撐能力，但在接入層仍然存在管道及光纜資源匱乏的問題。湖南網通先后試驗及推廣了一些成熟的無線接入技術，如SCDMA、3.5G固定無線接入等，作為光纜接入的有益補充或應急解決方案，形成了“以光纜方式為主，無線接入方式為輔”、“無線有線結合，優化接入方案減低建設成本”的發展思路。

WiMAX寬帶無線接入技術作為新型“最后一公里”的寬帶無線接入，具有覆蓋范圍廣、高頻譜帶寬利用率、非視距傳輸性能突出、快速實施開通等優勢，符合接入網向寬帶化、無線化發展趨勢，與NGN結合可實現用戶的語音、數據及多媒體綜合業務接入。湖南網通WiMAX建設從2006年7月開始，到2007年4月22日共在13個地市建設了21個WIMAX基站共138個扇區（微基站），發展了2000多線電話、29條Internet接入專線。

湖南網通WiMAX寬帶無線接入網分為三個階段：（1）試驗網及測試階段：2006年3月~5月，建設郴州和益陽WiMAX兩小規模實驗網及網絡測試。（2）第一批基站建設階段：2006年7月初，建設完成10個基站共18個微基站，覆蓋10個地市的重點業務區。（3）第一批基站推廣應用階段： 2006年8月，商用試驗網實現業務接入，并大力推廣應用，建設完成19個基站共78個微基站，覆蓋13個地市的重點業務區，目前處于該推廣應用階段。

從各基站接入業務類型分析，主要組網模式為：

1． 中小企業接入。此類中小企業用戶線數少，ARPU值高，接入業務可能為電話與寬帶的綜合業務，按傳統管道光纜接入方式接入，建設成本較高，投資回收期長，采用WiMAX實現快速低成本開通。此類業務如張家界的廣之旅、郴州出口加工區及湘潭九華工業園的中小企業接入等。

2． 中小型接入間的接入。此類接入間由于在城域網建設初期缺乏管道及光纜，覆蓋接入間周圍區域的業務，采用WiMAX實現無線接入，在初期暫時替代管道光纜，開通業務快速靈活。此類業務如邵東的永興路接入間、耒陽南天大市場接入間等。

3． 公話超市的接入。公話超市具有產生收入快、用戶易變動、忠誠度低、對話音不敏感等特點，采用WIMAX實現快速開通快速收斂話務快速產生收入，靈活拆遷。此類業務如懷化市區的公話超市群。

四、 WIMAX的應用展望

從大量的運營商商用部署和試驗網絡建設的案例來看，WiMAX正在進入實際應用期。2006年初以來，全球范圍的WiMAX部署發展迅速。截至當年6月底，全球得到WiMAX許可的企業已達到720多家，其中北美最多，共394家；歐洲、亞洲及加勒比海與拉美地區分別為186、97和49家。而進行WiMAX試驗和提供商用的運營商全球已超過175個，遍及美洲、歐洲、亞洲、非洲和大洋洲。在韓國、日本、美國、英國、法國、意大利、西班牙、新西蘭、阿根廷和瑞典等國有超過24個網進入商用階段（鐘凌江，2007）。

WIMAX技術具有遠距離、高速率、部署簡便、受地理環境等客觀條件限制少以及其靈活性和移動性的優點，它既是WLAN的延伸，又可以作為3G的補充，解決了接入網的瓶頸問題，因而對各商家具有巨大的誘惑力（王斌等，2004）。隨著WIMAX設備的大批量上市及終端成本的下降，WIMAX設備會在個人家庭用戶市場、IP語音業務市場、傳輸承載市場和集團客戶市場具有廣闊的發展前景和良好的市場發展機遇。在家庭寬帶接入市場，由于WIMAX設備用戶峰值接入速率較高，安裝方便，同時具有一定的便攜能力，因此可利用WIMAX設備，快速進入個人寬帶接入市場，提供寬帶數據和語音業務。對于目前地球上還有50億沒有上網的人來說，WiMAX將可以讓他們同樣享受到互聯網帶來的好處；在傳輸承載接入市場，WIMAX設備可以用來開展移動蜂窩基站、用戶自動小交換機（PABX）等的T1/E1傳輸；在集團客戶接入市場，可利用WiMAX設備迅速開展業務，抓住重要客戶，彌補其固網資源的不足；在IP語音市場，WiMAX設備可以取代雙絞線，快速布局，打破傳統固網運營商對語音業務的壟斷，按照的商用計劃，將集成到筆記本電腦和個人數字助理（PAD）等便攜式電子設備中，實現在城域網范圍內的可移動的寬帶無線數據服務，因此，在便攜和移動模式市場，WiMAX的市場應用潛力巨大，并且將呈幾何級的增長。

針對我國的國情，在高密度城區，由于過去城市規劃不盡合理且發展速度難以預測，再挖溝鋪設光纖難度大且費用相當高。所以，沿海大城市對寬帶無線接入需求十分迫切。寬帶無線接入WiMAX技術的應用將大大改進城市中現有的“光纖——銅纜”有線通信系統的傳輸能力，成為極為重要的補充和應急備份。對于通信比較落后的中西部鄉村或人口分散地區，布纜不現實，惡劣的自然環境會損壞有線基礎設施，而WiMAX技術可覆蓋十分廣闊的區域，因此WiMAX技術解決方案不論在城市還是鄉村都是十分經濟、高效、快速、理想的。

胡樂明等（2005）認為，下階段WiMAX研究工作需要重點關注以下幾個問題：頻率分配問題是WiMAX發展的前提；WiMAX的組網能力、一個可運營的、可盈利的網絡對運營商才有實際意義；對移動性的支持：解決了移動性問題，WiMAX方能從一種純粹的接入技術演變為移動通信技術；“殺手級”的特色業務；終端的產業化進程；與現有網絡的融合與演進。

我們認為，下階段WiMAX推廣應用的重點是：一要繼續解決WIMAX推廣應用過程中存在的技術問題。在實際應用中，中小企業或中小型接入間有數據寬帶業務與NGN語音綜合接入，及公私網IP地址共存等需求。二要繼續發展業務接入，豐富WIMAX的應用。可開展數據寬帶、戶外大型活動出租業務、行業用戶實時監控圖象傳輸等多種類型的業務。

參考文獻：

1．余蓮．中國發展WiMAX勢在必行——寫在第二屆全球WiMAX高峰會議之后．電子技術應用，2006，（12）．

2．鐘凌江．WiMAX：快速發展還需“內外兼修”．人民郵電報，2007-04-17．

3．王斌，潘建軍．WiMAX與WLAN、3G無線數據業務的關系探討．電信科學，2004，（8）．

4．胡樂明，胡宇，曹磊，熊尚坤．WiMAX技術發展與應用分析．電信科學，2005，（10）．

作者簡介：牛建湘，中國網絡通信集團公司湖南省分公司副總經理、高級工程師；劉文劍，中國網絡通信集團公司湖南省分公司計劃建設部副總經理、工程師；蔣虹，中國網絡通信集團公司長沙市分公司綜合部經理。

收稿日期：2007-06-03。