WiMAX技術淺析

摘要:近年來，無線通信領域發展非常迅速，各種新技術層出不窮，無線通信正向更高速率、更大的覆蓋范圍、更好的移動性能方向發展。WiMAX 是基于IEEE802.16 系列標準的無線城域網技術，能提供面向互聯網的高速連接，數據覆蓋半徑最遠可達50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業務豐富多樣等優點。它的出現正好滿足了人們對于無線Internet 的需要，是“最后一公里”接入的解決方案之一。

關鍵詞:WiMAX;無線寬帶接入;IEEE802.16

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)33-9591-02

隨著通信領域新業務需求的不斷增長及通信技術的迅速發展，全球通信產業呈現出移動化、寬帶化、IP化的發展趨勢。

目前，傳統寬帶固定接入用戶已不滿足于僅在固定環境內使用寬帶業務，迫切希望能夠使用移動化的寬帶接入服務;對移動用戶而言，不僅希望得到簡單的語音、短信和低速數據業務服務，更希望能使用寬帶化的數據業務;同時，隨著IP通信需求不斷涌現和IP通信技術的成熟，用戶的通信方式已經開始向IP通信進化。

用戶需求的變化使寬帶移動化、移動寬帶化及通.信IP化逐漸成為通信領域技術發展的趨勢，并互為補充、互相促進。而近幾年剛興起的WiMAX/802.16無線寬帶接入技術正好兼具了移動化、寬帶化、IP化等特點，是一項十分有發展潛力的無線接入技術，已經成為通信領域的研究熱點。

1 WiMAX/802.16技術簡介

WiMAX的全稱為Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，它是IEEE802.16系列標準的代名詞。WiMAX技術是一種面向無線城域網(WMAN)的寬帶無線接入技術，是針對微波頻段提出的一種新的空中借口標準，它主要用于將802.11系列的無線接入熱點連接到互聯網，也可連接家庭和公司等環境至有線骨干線路。WiMAX應用OFDM，OFDMA，STC，AMC等技術而達到傳輸速率高，最高可達到75Mbit/s。它的優勢在于集成了WiFi無線接入技術的移動性與靈活性，以及DSL和Cable Modem等基于線纜的傳統寬帶接入技術的高帶寬特性和相對理想的QoS服務質量，作為“最后一公里”的無線寬帶的布建技術而具有強大的市場競爭力，引起了全球的廣泛關注。

IEEE802.16工作組制定的是用戶的收發信機同基站收發信機之間的無線接口，協議標準按照三層體系結構組織的:

物理層:三層結構中的最底層，該層的協議主要是關于頻率帶寬、調制模式、糾錯技術以及發射機同接收機的同步、數據傳輸速率和時分復用結構等方面。

數據鏈路層:在物理層之上，該層上主要規定了為用戶提供服務所需的各種功能。這些功能都包括在介質訪問控制層MAC層中，主要負責將數據組成幀格式來傳輸和對用戶如何接入到共享的無線介質中進行控制。

匯聚層:在MAC層之上，該層能根據所提供服務的不同而相應地提供不同的功能。該層也可以歸到數據鏈路層上。

目前所說的802.16標準主要包括802.16a，802.16d和802.16e。其中802.16a是工作在2到11GHz頻段的非視距寬帶固定接入系統;802.16d是其增強版本，主要是統一固定無線接入的空中接口，定位于企業用戶的長距離傳輸;802.16e主要在802.16d基礎上增強移動性，定位于個人用戶的移動狀態下寬帶接入[1]。各標準相關參數比較如表1所示。

2 WiMAX/802.16技術優勢與特點分析

WiMAX的優勢主要體現在這一技術集成了WiFi無線接入技術的移動性與靈活性以及xDSL等基于線纜的傳統寬帶接入技術的高寬帶性，其技術優勢可以概括如下:

1) 傳輸距離遠，接入速度高

WiMAX采用OFDM技術，能有效對抗多徑干擾;同時采用自適應編碼調制技術可以實現覆蓋范圍和傳輸速率的折中;此外，還利用紫石英功率控制，可以根據信道狀況動態調整發射功率，從而使得WiMAX具有更大的覆蓋范圍和更高的接入速率。例如，當信道條件較好時，可以將調制方式調整為64QAM，同時采用編碼效率更高的信道編碼，提高傳輸速率，WiMAX最高傳輸速率可以達到75Mbit/s;反之，當信道傳輸條件惡劣，基站無法基于64QAM建立連接時，可以切換為16QAM或QPSK調制，同時采用編碼效率更低的信道編碼，這樣可以提高傳輸的可靠性，增大覆蓋范圍。

2) 無“最后一公里”瓶頸限制、系統容量大

作為一種寬帶無線接入技術，WiMAX接入靈活、系統容量大。服務提供商無需考慮布線、傳輸等問題，只需要在相應的場所架設WiMAX基站。WiMAX不僅支持固定無線終端也支持便攜式和移動終端，能適應城區、郊區以及農村等各種地形環境。一個WiMAX基站可以同時為眾多具有的客戶提供服務，為每個客戶提供獨立帶寬請求支持。

3) 提供廣泛的多媒體通信服務。

WiMAX可以提供面向連接的、具有完善QoS保障的電信級服務，滿足客戶的各種應用需要。按照優先級由高到低依次提供。

① 主動授予服務(UGS):提供固定帶寬的實時服務，例如E1、T1以及VoIP等。

② 實時輪詢服務(rtPS):rtPS為可變帶寬的實時服務，例如MPEG視頻流。

③ 實時輪詢服務(nrtPS):速率可變的非實時服務，例如大的文件傳輸。

④ 盡力投遞服務(BE):根據網絡狀況提供最大可能服務，例如Email。

⑤ 提供安全保證。

WiMAX系統安全性較好。WiMAX空中接口專門在MAC層上增加了私密子層，不僅可以避免非法用戶接入，保證合法用戶順利接入，而且提供加密功能，充分保護用戶隱私，例如提供EAP-SIM認證。

4) 互操作性好

運營商在網絡建設是能夠從多個設備制造商處購買WiMAX Certified設備，而不必擔心兼容性問題。

5) 應用范圍廣

WiMAX可以應用于廣域接入、企業寬帶接入、家庭“最后一公里”接入、熱點覆蓋、移動寬帶接入以及數據回傳等所有寬帶接入市場。值得提出的是，在有線基礎設施薄弱的地區，尤其是廣大農村和山區，WiMAX更加靈活、成本低，是首選的寬帶接入技術。[2]

3 WiMAX/802.16技術應用

802.16技術是無線接入技術，通過接入核心網向用戶提供業務，核心網通常采用為基于IP協議的網絡。采用802.16技術，在提供數據業務方面具有明顯的優勢，主要表現在:802.16支持FDD和TDD方式，當工作在TDD方式時，能夠根據上下行數據量靈活分配帶寬，對于上下行不對稱業務具有較高的資源利用率;802.16采用的OFDM/OFDMA方式，具有較高的頻譜利用率，可以提供更高的數據帶寬;802.16采用的按需分配帶寬等資源的方式，更加適合于數據業務所采用的包交換方式。由于802.16技術的技術特性。可以支持不同等級的業務需求，如:

1) 實時固定速率業務，如T1/E1、VoIP等，可采用UGS的帶寬調度方式。

2) 實時可變速率業務，如MPEG視頻業務等，可采用rtPS的帶寬調度方式。

3) 非實時可變速率業務，如數據下載等，可采用nrtPS的帶寬調度方式。

4) 盡力而為的業務，如網頁瀏覽等，可采用BE的帶寬調度方式。

參考文獻:

[1] 黨梅梅.寬帶無線接入技術的發展[EB/OL].http://www.cttl.com.cn/.

[2] 吳愷.WiMAX寬帶無線接入技術[J].通信世界周刊，2005(9):38-39.

[3] 錢寧鐵.淺談WiMAX技術及其應用[J].中國無線電，2007(4).